La biofiltration est un procédé biologique utilisé pour le traitement de composés organiques volatils et inorganiques. Au cours d'un processus de traitement de l'air par biofiltration, l'air contaminé passe à travers les macropores du matériau filtrant. Il s'agit d'un système très adaptable et sûr permettant des rendements élevés dans le traitement des émissions d'odeurs. Pour son application, on utilise des micro-organismes qui soumettent les polluants contenus dans l'air à une dégradation biologique.
Fonctionnement des systèmes de biofiltration
L’air pollué pénètre par la partie inférieure de la piscine filtrante où il se répartit uniformément sur toute la surface de filtration. Les polluants passent de la phase gazeuse à la phase liquide. Ils sont alors utilisés par la biomasse comme aliment (source de carbone). Il est nécessaire de maintenir le filtre humidifié au moyen d'arroseurs dans la partie supérieure. La tour dispose de deux ouvertures pour l'inspection et le nettoyage des éléments internes de la tour. Il est conseillé d'effectuer un prélavage chimique à l'entrée du biofiltre pour éviter les composés toxiques qui peuvent éliminer la biomasse ou l'inhiber.
L'utilisation implique la production de biomasse et l'oxydation partielle ou totale du polluant. La biomasse, dans certaines conditions, subit à son tour une oxydation par respiration endogène. Les biofiltres à lit fixe sont constitués d'un matériau filtrant qui peut être synthétique ou organique et qui sert de support aux micro-organismes. Parmi les matériaux filtrants pouvant être utilisés, on peut citer les roches poreuses, la terre de diatomées, la perlite, la terre, les morceaux de bois, ainsi que différents types de compost ou de déchets organiques. Ils fonctionnent en faisant passer le courant gazeux saturé d'humidité contenant le polluant à travers le lit où les polluants sont dégradés par les micro-organismes.
Variantes technologiques : du lit ruisselant aux biolaveurs
Le biofiltre à lit ruisselant se compose d'une colonne garnie avec un support inerte où se développe le biofilm. À travers le lit est alimenté un courant gazeux contenant le substrat à biodégrader et un courant liquide qui est généralement recyclé à travers le lit et qui a pour fonction d'apporter des nutriments essentiels au biofilm, ainsi que d'éliminer les produits de dégradation des micro-organismes. La recirculation du liquide facilite l’élimination des produits de réaction, ainsi qu’un meilleur contrôle du processus biologique grâce au contrôle du pH et de la composition du milieu liquide.
Dans les biolaveurs, le composé à dégrader est d'abord absorbé dans la phase liquide située dans une tour d'absorption remplie de liquide. L'opération consiste à faire circuler le gaz à contre-courant à travers le liquide où sont absorbés les polluants et l'O2. Par la suite, le liquide est alimenté dans un réacteur à garnissage dans un matériau inerte recouvert du biofilm chargé de dégrader le polluant.
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Biofiltres avec grilles et béton perforé
Les grilles en plastique sont une solution efficace, rapide et économique pour la construction d'un sol perforé en béton armé avec une capacité portante élevée, également accessible aux véhicules lourds. Chaque module est fabriqué en plastique recyclé et comporte des buses hautes qui permettent la réalisation d'une dalle perforée de 6 cm de hauteur. Ce système permet d'obtenir les mêmes résultats que les technologies de combustion. La différence est que l'oxydation des composés organiques volatils par le dioxyde de carbone ne se fait pas thermiquement, mais biologiquement. Dans les biofiltres avec grilles en plastique, il est possible de concevoir un sol perforé grâce aux buses qui permettent une distribution régulière et uniforme de l'air.
Le rôle du biochar et du compostage dans la fertilité
Le biochar s’est d’abord fait connaître pour son utilisation comme amendement du sol, inspiré par les terres sombres de l’Amazonie (Terra Preta). Cependant, le biochar brut n’est pas un produit à part entière. Lorsque le biochar est ajouté à un mélange compostable et qu’il est soumis au processus de compostage, le compost qui en résulte est appelé biochar co-composté. Le biochar co-composté est un puissant stimulant de la fertilité des sols, avec des effets à long terme tels que l’amélioration de la capacité de rétention et d’échange des nutriments des sols agricoles et l’amélioration de la résilience et de l’activité du microbiome du sol.
Une alternative au compostage du biochar pour préparer le biochar à être utilisé dans le sol est de le donner à manger aux vaches. En passant par les quatre estomacs de la vache et près de 100 pieds d’intestin, le biochar est entièrement chargé de microbes et de mucilage, ce qui le rend immédiatement prêt à être utilisé dans le sol. Cette pratique a été mise au point par Doug Pow, un éleveur de bétail australien.
Filtration biologique en milieu aquatique
Pour répondre à cette question de manière complète, il faudrait aborder la question du cycle de l’azote. Les déchets produits par les poissons contiennent de l’ammoniac, évacué principalement par les branchies. Sans filtration biologique, l’ammoniac atteindrait une concentration mortelle. C’est le type de filtre le plus utilisé, car il permet toutes les configurations et il peut convenir à presque tous les bassins.
D’ordinaire, un filtre multi chambres comprend une filtration mécanique suivie d’une série de compartiments destinés à la partie biologique. Suivant la place ou les préférences, le filtre peut intégrer ou non un vortex. Pour passer d'une chambre à l'autre, l'eau doit passer par des Up-Flow ce qui implique que l'eau arrive dans chaque chambre par le bas. Le sens du flux d'eau est donc ascensionnel dans toutes les chambres. La tendance actuelle associant filtre à tambour et moving bed permet de réduire de manière considérable la taille des filtres. La densité des beads est inférieure à 1 et de ce fait ils forment un épais matelas statique qui reste en suspension dans le filtre et qui piège les plus petites particules.
Méthodologie et processus de compostage
Il existe différents types de systèmes pour faire du compost à domicile. Le Bokashi permet de prétraiter ou stocker des déchets alimentaires, se transformant en une matière fermentée acide. Le composteur rotatif offre un compost frais en 6 semaines, tandis que le lombricomposteur et le composteur classique produisent un compost mature en 4 à 9 mois.
Le lombricompost est un système de dégradation de nos déchets organiques par des lombrics (notamment Eisenia fetida). Le percolat (matière liquide) est riche en nutriments, et l'humus contient des minéraux nécessaires aux plantes. Il s'agit d'un système dans lequel des micro-organismes décomposeurs vont finir le travail de « digestion » des composés chimiques afin qu'ils soient plus facilement et directement disponibles pour la plante. L'intérêt d'effectuer ce travail de décomposition dans le biofiltre évite que la décomposition se déroule au niveau des racines des plantes et engendre des pourritures ou des carences.
Paramètres physico-chimiques de la décomposition
Le compostage repose sur des transformations biologiques complexes. La flore microbienne (bactéries, champignons, protozoaires) est le moteur de la décomposition. La température est la cause de l’élévation thermique au sein du tas, pouvant atteindre 70°C, ce qui permet de détruire la majorité des germes pathogènes et les graines d’adventices.
Un bon compost nécessite un équilibre entre matières organiques (azote/carbone), oxygène et humidité. Le rapport C/N (Carbone sur Azote) est un indicateur clé, idéalement proche de 15 pour un compost mature. Le pH doit idéalement se situer entre 6,5 et 8,5. La teneur en eau doit être comprise entre 50 et 60 % pour une activité microbienne optimale.
Valorisation des déchets de café et filtres
Les filtres en papier sont généralement biodégradables et peuvent être ajoutés au compost. Privilégiez les filtres bruns (non blanchis), 100% biodégradables et sans traitement chimique. Ces filtres apportent une précieuse matière carbonée. Le marc de café, riche en azote, potassium et phosphore, stimule l’activité microbienne, agissant comme activateur. Pour un compostage optimal, déchirez chaque filtre en 2 ou 3 morceaux. Gardez toujours le marc de café à l’intérieur. Cette synergie papier-marc accélère grandement leur décomposition dans le compost.
Il est impératif de composter uniquement le marc de café après l’avoir retiré des dosettes non biodégradables. Pour une démarche encore plus écologique, optez pour des filtres réutilisables en tissu, en métal ou en céramique, réduisant ainsi considérablement vos déchets de café. En fin de vie, ces filtres en tissu sont entièrement compostables.
Le compostage est un geste écologique, économique et bénéfique pour le sol et les plantes. Que vous disposiez d’un jardin, d’un balcon ou d’une cuisine, il existe une solution adaptée. Le compost stimule la croissance des légumes, fleurs et arbres fruitiers, tout en réduisant la dépendance aux engrais chimiques, fournissant un humus nutritif essentiel. L'intégration de ces pratiques, qu'il s'agisse de biofiltration industrielle ou de compostage domestique, souligne l'importance des cycles biologiques dans la gestion durable des ressources et des polluants.
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