Comment le biogaz issu des déchets humains conduira à l’indépendance énergétique

Les plumes de poulet améliorent la qualité du biogaz produit à partir des déchets humains, permettant aux communautés pauvres de générer leur propre électricité.

Bien qu’il ne s’agisse pas nécessairement d’un sujet à discuter en bonne compagnie, de nombreux experts pensent que l’avenir de l’énergie durable réside dans le biogaz généré à partir de nos propres déchets – et nous ne parlons pas nécessairement ici de déchets ou de restes de nourriture.

Ces dernières années, la recherche autour du biogaz – un mélange de biocarburants composé principalement de dioxyde de carbone et de méthane produit à partir de la décomposition bactérienne des déchets organiques – a gagné du terrain et la technologie dans ce domaine a progressé.

« Le coût de [photovoltaic] est relativement élevé sur la base de l’indice de pauvreté des pays en développement », a écrit une équipe de chercheurs de l’Université de Johannesburg, en Afrique du Sud, de l’Université Covenant Canaan land et de l’Université Afe Babalola au Nigeria. « 60 % de la demande énergétique mondiale est nécessaire dans les pays en développement dont la capacité actuelle de production d’électricité est incroyablement lamentable. »

Le Nigeria, par exemple, est l’un des pays les moins alimentés au monde, avec des projections indiquant que l’offre actuelle (de l’ordre de 12 000 MW) tombe 80 % en dessous de la production requise sur la base de la population actuelle. La plus grande centrale hydroélectrique du Nigéria a une capacité d’environ 7 876 MW, mais la capacité de travail n’est que de 3 000 MW, voire moins. La production d’électricité est entravée par un certain nombre de facteurs aggravants, notamment des équipements obsolètes ou inadéquats, la corruption, un financement public insuffisant, des réseaux obsolètes et le manque de technologies de pointe.

« Malheureusement, ce scénario est reproduit dans de nombreuses parties du globe ; par conséquent, la solution immédiate à la crise énergétique mondiale est l’autonomisation des utilisateurs autonomes », a écrit l’équipe dans son article. « La performance lamentable des programmes de production d’énergie dans certains pays en développement a exacerbé le taux de pauvreté de leur population car les petites et moyennes entreprises sont directement liées à l’énergie. »

Biogaz accessible et abordable

La solution qu’ils proposent s’articule autour de la production de biogaz, dont les sources conventionnelles comprennent les restes de nourriture, les eaux usées et le fumier animal. Mais les déchets humains pourraient fournir une source d’énergie viable et renouvelable, en particulier dans les régions du monde où l’approvisionnement en énergie est instable.

« Le passage aux déchets animaux tels que les excréments de volaille et les excréments de bétail a d’énormes perspectives, mais il n’est pas durable à long terme car les agriculteurs ruraux en dépendent », ont déclaré les chercheurs. « L’utilisation des excréments humains est la plus disponible et la plus durable en raison de la population humaine. »

Un défi, cependant, est l’ammoniac naturellement présent dans les déchets humains, qui inhibe la croissance des bactéries productrices de méthane et entraîne un biogaz impur avec des niveaux élevés d’azote. Les prétraitements chimiques et microbiens sont une option, mais l’équipe souhaitait développer une solution véritablement durable et accessible pour répondre aux besoins énergétiques des régions pauvres.

L’astuce, selon l’étude publiée récemment dans Défis mondiaux, consiste à combiner les déchets avec de la poudre de plumes de poulet. Les plumes sont elles-mêmes utiles pour générer du biogaz, mais seulement lorsqu’elles sont prétraitées pour les rendre aptes à la digestion anaérobie. Au lieu d’ajouter une étape de traitement supplémentaire, les scientifiques ont laissé les microbes présents naturellement dans les déchets humains faire tout le travail à leur place.

Dans un biodigesteur à l’échelle du laboratoire, l’équipe a mélangé des plumes de poulet en poudre et des déchets humains dans un rapport de 1:5 et a laissé la solution incuber, mesurant la quantité et la qualité du biogaz produit sur environ deux mois. Comparé aux témoins qui ne contenaient pas de plumes de poulet en poudre, le biogaz produit lorsque les plumes étaient co-digérées avec les déchets humains contenait, au minimum, 68 % moins d’azote et 73 % plus de méthane.

« Cette expérimentation signifie qu’il pourrait y avoir une teneur minimale en azote avec plus de microbes dans les excréments humains agissant sur la plume de poulet comme biotraitement », ont déclaré les auteurs. « L’effet étendu des microbes peut être vu dans l’amélioration de la teneur en dioxyde de carbone et en monoxyde de carbone [of the biogas].”

Prototypes réels en préparation

Il a fallu environ 18 jours aux microbes pour prétraiter les plumes de poulet, après quoi la production de biogaz a commencé à avoir lieu. La production continue dépendrait de la quantité de plumes en poudre introduite dans le biodigesteur ou le réservoir d’eaux usées, a déclaré l’équipe.

Avec ces résultats encourageants, les chercheurs ont proposé un schéma de production de biogaz à moyenne échelle basé sur leur système qui pourrait fournir une alimentation électrique fiable aux écoles, aux exploitations agricoles et aux maisons. « Si la demande énergétique est satisfaite grâce à cette recherche, […] les établissements ruraux seront autosuffisants car toutes les matières premières sont facilement disponibles dans chaque localité », ont-ils écrit.

Les projets de chercheurs et de prototypes sont menés en gardant à l’esprit les objectifs du Millénaire pour le développement et les objectifs de développement durable des Nations Unies, et il sera passionnant de voir l’impact qu’ils auront.

Bien qu’une poussée vers les énergies renouvelables telles que l’éolien et le solaire soit importante pour aider à faire face à la crise climatique, en fournissant un moyen de produire de l’électricité verte de manière indépendante et abordable, les chercheurs espèrent aider à réduire la pauvreté qui va souvent de pair avec des l’accès à l’énergie.

Référence : Moses E. Emetere et al., Amélioration de la production de biogaz à partir d’excréments humains à l’aide de poudre de plumes de poulet : une option durable pour éradiquer la pauvreté, Défis mondiaux (2022). DOI : 10.1002/gch2.202100117

Crédit image : Joshua Gaunt sur Unsplash