# Méthanisation et biogaz > Un gaz combustible tiré de déchets qui pourrissent sans air - Date: v. 1895 - Époque: Âge électrique - Domaine: [Énergie & moteurs](https://lastcodex.org/fr/domains/energy/) - Palier: IV (Science & industrie) - Difficulté: 3/5 - URL: https://lastcodex.org/fr/inventions/anaerobic-digestion/ La méthanisation est la décomposition de matières organiques humides par des microbes, dans une cuve fermée et sans air. Elle donne du biogaz, un combustible fait surtout de méthane et de gaz carbonique, et un digestat que l’on épand sur les champs. Au milieu des années 1890, à Exeter, en Angleterre, on brûlait dans des lampes le gaz d’une fosse à eaux d’égout couverte. ![Méthanisation et biogaz · Un gaz combustible tiré de déchets qui pourrissent sans air](https://lastcodex.org/_astro/plate.BC4K-FtE_2tQhXt.webp) ## Légende 1. Bac d’entrée de la matière fraîche 2. Fosse de digestion maçonnée en briques 3. Cloche à gaz flottante en acier 4. Tube de guidage central 5. Tuyau de sortie du gaz 6. Sortie du digestat ## Ce que c'est La méthanisation, ou digestion anaérobie, est une pourriture sans air. Dans une cuve fermée, privée d’oxygène, des matières organiques humides comme le fumier, les boues d’épuration ou les déchets de cuisine sont dégradées par une communauté de bactéries et d’archées. Les archées qui produisent le méthane sont strictement anaérobies, tandis qu’une partie des bactéries qui attaquent la matière et forment les acides sont anaérobies facultatives : elles vivent avec ou sans oxygène. Ensemble, ces microbes transforment une grande part du carbone de ces matières en biogaz, un mélange inflammable de méthane et de gaz carbonique, avec un peu de vapeur d’eau et des traces de sulfure d’hydrogène. La part de méthane dépend de ce que l’on y met : l’Agence américaine d’information sur l’énergie l’estime entre 45 et 65 %, l’Agence de protection de l’environnement entre 50 et 75 %. La même décomposition se produit d’elle-même dans la vase des marais, où le gaz remonte en bulles et se perd. Le digesteur l’enferme pour que l’on puisse recueillir le gaz et s’en servir. La matière qui sort de la cuve, le digestat, garde l’essentiel des éléments nutritifs de ce qu’on y a versé et s’épand sur les champs comme engrais. Le biogaz brûle dans une cuisinière, une chaudière ou un moteur qui entraîne une génératrice ; une fois débarrassé de son gaz carbonique et de ses impuretés, il peut être injecté dans le réseau de gaz naturel. Un digesteur domestique du type longtemps diffusé en Inde est une fosse maçonnée en briques, remplie de bouse délayée dans de l’eau. Une cloche d’acier, ouverte en dessous, flotte à l’envers sur la matière et coulisse le long d’un tube de guidage central. On verse la matière fraîche dans un bac d’entrée, d’où un tuyau la conduit au fond de la fosse, et un volume égal de digestat déborde à la sortie. Le gaz s’échappe par un tuyau fixé sur le dessus de la cloche. ## Comment ça marche La digestion se fait par étapes, chacune menée par des microbes différents. D’abord, des enzymes libérées par des bactéries coupent les graisses, les protéines et les glucides en molécules plus petites : acides gras, acides aminés et sucres. D’autres bactéries les fermentent en acides gras volatils, puis en acide acétique, en hydrogène et en gaz carbonique. Pour finir, des archées méthanogènes changent l’acide acétique, ou l’hydrogène et le gaz carbonique, en méthane. Ces producteurs de méthane croissent lentement et se dérèglent facilement. Si l’on suralimente le digesteur ou si sa température change brusquement, les acides s’accumulent plus vite que les archées ne les consomment, la matière s’acidifie et la production de gaz chute. On nourrit donc les digesteurs régulièrement et on les tient à une chaleur constante, le plus souvent vers 35 °C, qui convient aux microbes mésophiles, ou vers 55 °C pour les thermophiles, plus rapides mais plus difficiles à stabiliser. La matière reste à l’intérieur plusieurs semaines, assez longtemps pour que les archées, qui croissent lentement, suivent le rythme. Avec des matières fibreuses comme le fumier, c’est souvent la première étape, l’attaque des fibres, qui limite la vitesse. Dans un digesteur à cloche flottante, le gaz s’amasse sous la cloche et la soulève. Le poids de la cloche fixe la pression du gaz, qui reste presque constante, et la hauteur de la cloche indique la quantité de gaz en réserve. Quand on soutire du gaz pour la cuisinière, la cloche redescend. ![Digesteur enterré en briques coiffé d’une coupole, ouvert pour montrer l’intérieur, avec un tuyau d’entrée incliné dont l’extrémité basse débouche sous la surface de la matière, du gaz retenu sous la coupole, un tuyau de gaz traversant le couvercle au sommet et, de l’autre côté, un passage sous la surface qui mène à une chambre de sortie surélevée contenant la matière refoulée](https://lastcodex.org/_astro/v3.DDDMq8d-_1hkfos.webp) _Dans un digesteur à dôme fixe, le gaz retenu sous la coupole maçonnée refoule la matière dans la chambre de sortie._ Le digesteur à dôme fixe, le modèle habituel des programmes domestiques chinois, n’a aucune pièce mobile. C’est une chambre close de briques, de pierre ou de béton coiffée d’une coupole. Le gaz se rassemble sous la coupole et pousse une partie de la matière vers une chambre de sortie ; la pression monte à mesure que le gaz s’accumule et baisse quand on l’utilise, tandis que la matière redescend. La coupole doit être étanche au gaz, car la moindre fissure le laisse fuir. Le biogaz brut contient du sulfure d’hydrogène, un gaz qui sent l’œuf pourri et devient toxique à forte concentration. On l’élimine en premier, avec la vapeur d’eau. Si l’on retire aussi le gaz carbonique, il reste un méthane presque pur, appelé biométhane, qui s’emploie partout où l’on utilise le gaz naturel. ## Comment faire ![Une bouteille en plastique transparent remplie au tiers environ d’une bouillie brune, avec un ballon tendu sur le goulot, maintenu par du ruban adhésif et gonflé de gaz](https://lastcodex.org/_astro/v2.Doztldt0_ZF8FRv.webp) _Un ballon posé sur le goulot recueille le gaz produit par la bouillie de la bouteille._ Une bouteille en plastique et un ballon suffisent pour voir la digestion à l’œuvre. Prenez une bouteille de boisson propre de 1,5 ou 2 litres. Mettez-y des épluchures de légumes finement hachées et quelques cuillerées de bouse de vache ou de crottin de cheval frais, ou de terre de jardin, qui apportent les microbes. Ajoutez de l’eau tiède jusqu’au tiers environ de la bouteille, pour laisser beaucoup de place au gaz, et secouez doucement. Tendez un ballon sur le goulot et entourez le joint de ruban adhésif pour qu’il soit étanche. Posez la bouteille dans un endroit chaud, à l’abri du soleil direct, et regardez-la chaque jour. Au bout de quelques jours, le ballon commence à gonfler. Préparez une seconde bouteille de la même façon et laissez-la au frais : en comparant les deux, on voit combien la chaleur accélère le travail des microbes. Mesurer chaque jour le tour de chaque ballon avec une bande de papier donne une courbe de croissance. Consignes de sécurité. Le gaz du ballon est inflammable et peut contenir du sulfure d’hydrogène : n’en approchez jamais une flamme ni une étincelle et n’essayez jamais de l’allumer. Ne fermez jamais la bouteille avec un bouchon, la pression monterait ; c’est le ballon qui sert de sortie. Le fumier et les déchets en décomposition portent des germes : portez des gants, lavez-vous les mains après avoir manipulé les bouteilles, tenez-les loin des aliments et hors de portée des jeunes enfants. Pour finir, sortez la bouteille à l’air libre, loin de toute flamme, laissez le gaz s’échapper et videz le contenu sur un tas de compost. ## Histoire et évolution Le gaz inflammable dégagé par les matières qui pourrissent a été remarqué bien avant d’être utilisé. Au XVIIe siècle, le médecin flamand Jan Baptista van Helmont nota que la matière organique en décomposition émettait un gaz inflammable. ![Un homme dans une barque au milieu des roseaux enfonce un bâton dans la vase d’un marais et tient un bocal de verre renversé, l’ouverture plongée sous l’eau, où les bulles qui montent viennent se rassembler](https://lastcodex.org/_astro/v1.CYSsY0Cz_4e0bh.webp) _Volta remuait la vase d’une roselière et recueillait les bulles dans un récipient renversé._ En 1776, Alessandro Volta, en barque près d’Angera sur le lac Majeur, remua le fond vaseux parmi les roseaux et recueillit les bulles qui remontaient. Le gaz brûlait, et il l’appela l’air inflammable natif des marais. Il en conclut que la quantité de gaz dépendait de la quantité de végétaux en décomposition. Les premiers digesteurs sont nés avec le traitement des eaux d’égout. À Exeter, en 1895, l’ingénieur de la ville, Donald Cameron, construisit une grande fosse couverte où les eaux usées se déposaient et pourrissaient sans air, et il la baptisa fosse septique. On brûla le gaz des égouts d’Exeter dans des lampes : Penn State Extension date ce fait de 1895, la FAO de 1896. Dans le bassin de l’Emscher, dans la Ruhr, Karl Imhoff fit breveter en 1906 une cuve où les eaux usées décantaient et où leurs boues étaient digérées, et des cuves de son type furent bientôt construites en Amérique du Nord. À la fin des années 1920, Arthur Buswell commença les recherches qui, avec d’autres travaux des années 1930, identifièrent les microbes en jeu et les conditions favorables au méthane. Au XXe siècle, de petits digesteurs nourris de bouse se répandirent dans l’Asie rurale. L’Inde encouragea des installations à cloche flottante, puis à dôme fixe, pour les familles paysannes. La Chine lança des campagnes de masse et avait construit vers la fin des années 1970 environ sept millions de digesteurs domestiques, mais beaucoup, mal construits, fuyaient et furent vite abandonnés. De grands digesteurs traitent aujourd’hui les boues d’épuration, le fumier et les déchets alimentaires dans de nombreux pays, et leur gaz sert à produire chaleur et électricité ou, une fois épuré, rejoint les réseaux de gaz. ## Repères clés - Gaz principaux: Méthane et gaz carbonique - Températures de travail usuelles: Environ 35 °C, ou environ 55 °C - Gaz des marais recueilli par Volta: Lac Majeur, 1776 - Gaz d’égout brûlé dans des lampes: Exeter, Angleterre, milieu des années 1890 ## Nécessite - [Égouts et assainissement](https://lastcodex.org/fr/inventions/sewerage/): Éloigner les déchets de l'eau (v. 2 500 av. J.-C.) - [Briques](https://lastcodex.org/fr/inventions/bricks/): Des blocs de terre standardisés (v. 7 500 av. J.-C.) - [Acier](https://lastcodex.org/fr/inventions/steel/): Du fer avec juste assez de carbone (v. 1 000 av. J.-C.) ## Sources - [Chapter three: Short historical background on anaerobic digestion](https://www.fao.org/4/T0541E/T0541E04.htm), Food and Agriculture Organization of the United Nations - [Chapter seven: Anaerobic processes, plant design and control](https://www.fao.org/4/T0541E/T0541E09.htm), Food and Agriculture Organization of the United Nations - [A Short History of Anaerobic Digestion](https://extension.psu.edu/a-short-history-of-anaerobic-digestion), Penn State Extension - [Biogas from Manure](https://extension.psu.edu/biogas-from-manure), Penn State Extension - [Anaerobic Digestion Effluents and Processes: The Basics (FS171E)](https://wpcdn.web.wsu.edu/wp-ecommerce/uploads/sites/2/product-3326-sku-FS171E.pdf), S. M. Mitchell et al., Washington State University Extension - [Biomass explained: Landfill gas and biogas](https://www.eia.gov/energyexplained/biomass/landfill-gas-and-biogas.php), U.S. Energy Information Administration - [How Does Anaerobic Digestion Work? (AgSTAR)](https://19january2025snapshot.epa.gov/agstar/how-does-anaerobic-digestion-work), U.S. Environmental Protection Agency - [Biosolids Technology Fact Sheet: Multi-Stage Anaerobic Digestion](https://www.epa.gov/sites/default/files/2018-11/documents/multistage-anaerobic-digestion-factsheet.pdf), U.S. Environmental Protection Agency - [ToxFAQs: Hydrogen Sulfide](https://wwwn.cdc.gov/TSP/ToxFAQs/ToxFAQsDetails.aspx?faqid=388&toxid=67), Agency for Toxic Substances and Disease Registry - [The discovery of methane: Volta and flammable air](https://alessandrovolta.it/en/?p=1866), alessandrovolta.it - [Alessandro Volta](https://www.focus.it/cultura/storia/alessandro-volta), Focus - [The Monster Septic Tank, Exeter, 1895](https://sleigh-munoz.co.uk/wash/Mara/MonsterSepticTank.html), Duncan Mara, University of Leeds (archived pages) - [US 634,423: Process of and apparatus for treating sewage (D. Cameron, F. J. Commin, A. J. Martin, filed 1897)](https://patents.google.com/patent/US634423A/en), United States Patent Office - [Imhoff, Karl](https://www.deutsche-biographie.de/sfz36385.html), Neue Deutsche Biographie - [1900: Imhoff tank](https://www.wiki.sanitarc.si/1900/), SANITARC, history of sanitation - [Biogas programmes in Asia (China, India, Nepal)](https://fao.org/docrep/pdf/008/ae897e/ae897e04.pdf), Food and Agriculture Organization of the United Nations - [Biogas Generators for Rural Southern Africa (1989)](https://scielo.org.za/pdf/rd/v5/04.pdf), H. H. Jawurek, University of the Witwatersrand - [Comparative Evaluation of Operating Performances of KVIC and Janata Models of Biogas Plants in India](https://iima.ac.in/publication/comparative-evaluation-operating-performances-kvic-and-janata-models-biogas-plants-india), T. K. Moulik, P. R. Shukla, Indian Institute of Management Ahmedabad - [Don't Waste the Waste (lesson plan)](https://probe.osu.edu/sites/probe/files/imce/OBIC_LessonPlans/dont_waste_the_waste.pdf), The Ohio State University, Ohio Bioproducts Innovation Center - [Power That Stinks](https://teachchemistry.org/classroom-resources/power-that-stinks), American Association of Chemistry Teachers - [Feasibility Study of Anaerobic Digestion of Food Waste in St. Bernard, Louisiana (NREL/TP-7A30-57082)](https://semspub.epa.gov/work/HQ/189814.pdf), K. Moriarty, National Renewable Energy Laboratory for the U.S. Environmental Protection Agency - [The biodigestion process (chapter I of Fundamentals of anaerobic digestion, biogas purification, use and treatment of digestate)](https://www.alice.cnptia.embrapa.br/alice/bitstream/doc/1141343/1/final9896.pdf), A. C. do Amaral, R. L. R. Steinmetz, A. Kunz, Embrapa Faits vérifiés le 2026-10-19. --- The Last Codex · https://lastcodex.org/fr/inventions/anaerobic-digestion/ · © The Last Codex. Textes, planches et figures : CC BY-NC-ND 4.0.