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Présentation du typha
Typha domingensis appartient à la famille des Typhaceae. Typha est un hélophyte social, vivace, robuste, rhizomateux, atteignant parfois 4m de haut dans le Guiers. (Ba et al, 1983). La typhaie donne une physionomie particulière au paysage végétal. Elle occupe de vastes étendues. (Thiam, 2012).
D’après Berhaut (1967), les feuilles sont rubanées, à bords parallèles, larges de 1 – 2 cm; longues de 1m à 1m.50, ou davantage; hampe florale portant au sommet, une massette cylindrique rousse, veloutée, longue de 15-20 cm; la racine dans l’eau en général.
Typha est une plante aquatique, invasive et pérenne. Il se développe grâce à deux modes de reproduction : une reproduction sexuée saisonnière et une multiplication végétative continue. Ces deux modes de reproduction ont donc lieu simultanément durant la période de la reproduction sexuée. (Adam, 1964). Ce mode de reproduction est entamé par la plante adulte avec la production de graines afin de donner naissance à des jeunes pousses. Quant à la multiplication végétative, dite aussi reproduction asexuée, elle démarre par la naissance de sortes de racines sur la plante adulte, appelées rhizomes. (Adam, 1961). La germination de Typha domingensis nécessite des conditions telles que: des températures élevées (35°C), de basses pressions en oxygène et une longue exposition à la lumière. (Faye, 2004).
Typha domingensis est une espèce qui se développe sur des sols humides, notamment sur les sédiments aquatiques des estuaires, des lacs et des fleuves.
Un bon développement de Typha domingensis requiert en général: Une profondeur d’eau dépassant pas 1,50m; Un taux de salinité ne dépassant pas 2‰. Typha peut croître également dans les eaux saumâtres. Adam (1964) a signalé six (6) conditions nécessaires à un bon développement de la Typhaie à savoir: de l’eau douce, pouvant devenir saumâtre pendant une assez longue période; un sol pouvant s’assécher ou non pendant plusieurs mois sans ou avec des remontés salines; les rhizomes doivent pendant la période de repos rester dans un milieu saturé d’humidité, non ou peu saumâtre; la plante peut résister à des oscillations de la nappe d’eau de plus d’un mètre; le sol peut être indifféremment du sable, du calcaire, de la marne ou du limon argileux; il ne doit pas dépasser une légère acidité.
Typha domingensis a été signalé dans la région du delta en 1828 par Heudelot et Lelièvre et en 1833 par Perrottet ( Thiam, 2012).
La plante est très fréquente dans les différents milieux humides de la zone. Les observations au début des années 90 indiquent une extension importante du macrophyte dans le delta, le lac de Guiers et la Basse vallée du Ferlo (Kuiseu, 1997; Sarr, 2003).
La mise en œuvre du barrage de Diama à 27km au Nord de Saint-Louis en 1986, et de celui de Manantali sur le Bafing en 1988 et d’une digue de protection sur la rive gauche du fleuve Sénégal, ont entraîné une prolifération spectaculaire de Typha. En effet l’adoucissement de l’eau du fleuve a provoqué le développement massif de Typha domingensis ( Sarr, 1996).
Conséquences de la prolifération du typha
Le grand potentiel d’expansion des typhaies fait que la majeure partie des abords du fleuve dans le Bas Sénégal est colonisé par la plante.
L’abondance de Typha domingensis est diversement appréciée par les populations locales. En effet, la présence de Typha a fortement modifiée le milieu et perturbée les activités antérieurement menées dans la zone à savoir l’agriculture, la pêche, l’élevage, etc. (Sarr, 2003).
Typha est une contrainte pour le développement économique de la vallée. L’infestation par le Typha entraîne:
Un frein aux activités de la pêche car les rives du fleuve sont obstruées et les pêcheurs ont beaucoup de difficultés à faire passer leur pirogue, de ce fait la richesse piscicole est rendue difficilement exploitable du fait des typhaies. En outre, l’eutrophisation de l’eau tue les poissons. La stagnation des eaux engendre une augmentation des problèmes de santé (développement de maladies diarrhéiques et dermiques ainsi que la bilharziose et le paludisme). Ces problèmes de santé influent négativement sur la productivité des populations.
La biomasse végétale qui meurt et pourrit dans l’eau du fleuve souille celle-ci au point que la population ne peut quasiment plus l’utiliser pour ses besoins d’eau potable.
Le peuplement de Typha constitue un biotope favorable pour les mollusques vecteurs de la bilharziose. Il en résulte un taux de contamination des populations riveraines atteignant jusqu’à 80%. (Henning, 2001). La fréquence du paludisme a également fortement augmenté car les masses d’eau stagnantes du fleuve et en état d’eutrophisation représentent des zones de ponte idéales pour les moustiques qui transmettent cette maladie. (Henning et al, 2001).
Typha pose des problèmes de développement agricole. Il prolifère dans les canaux d’irrigation et les bouche.
Le fleuve est difficile d’accès pour les troupeaux qui veulent s’abreuver. Le Typha est également un danger pour la biodiversité: La grande compétitivité du typha fait qu’il règne de façon absolue dans les espaces environnants, éliminant de ce fait toutes les autres espèces végétales. En outre, il existe un effet néfaste concernant la faune aquatique en raison de l’eutrophisation de l’eau. (PERACOD, 2005).
Les peuplements de Typha qui colonisent les divers milieux humides de la région constituent également d’excellents gites pour les oiseaux granivores comme Quelea quelea qui cause des dégâts sur les cultures; et des vecteurs de maladies telles que la bilharziose et le paludisme (Henning, 2001).
Ainsi, « l’apparition de l’eau douce dans le lac de Guiers a entrainée du fait de ces herbes, la ruine de toute la région, dans une décadence si rapide qu’il ne reste plus actuellement, le long de ces rives que les vestiges d’un passé prospère. » (Grosmaire,1957).
« On se trouve alors devant une situation invraisemblable. L’eau douce qui est une source d’abondance dans les pays sahéliens serait une cause de dépeuplement pour les bords du lac de Guiers. » (Adam, 1964).
Ainsi, le développement massif de Typha domingensis constitue une contrainte importante à l’exploitation et la valorisation des ressources en eau et en sols de vastes territoires aménagés ou aménageables du delta du fleuve et du lac de Guiers ( Grosmaire, 1957, Henning, 2001).
Quelques utilisations du typha
La biomasse importante produite par l’espèce est utilisée comme combustible domestique sous forme de charbon ou à l’état brut.
Nous pouvons citer un exemple avec l’expérience de Pro-Natura, une Organisation Non Gouvernementale Franco-Brésilienne qui a mis en place et exploité à l’essai une installation pilote de carbonisation du Typha à proximité de St. Louis du Sénégal dans la localité de Ross-Bethio. La technologie Pro-Natura a par unité un rendement d’environ 1 t de biocharbon par 24 heures. Elle peut être installée d’une façon relativement autonome à proximité de l’habitat du Typha.(Henning et al, 2001).
En dehors de cette utilisation à but énergétique Typha peut servir de: Nourriture ( asperge locale, fabrication de farine et d’amidon); Matière d’isolation ( contre le bruit dans les discothèques, la chaleur, les chambres froides);
Matière première à des fins industriels (papier, céramique, fibres de textile, amidon, alcool) (Henning, 2001).
Fourrage: dans le Delta du fleuve Sénégal nous avons observé des chèvres et des bœufs se nourrir de Typha.
Toujours dans le nord du Sénégal, Typha est également utilisé dans l’artisanat pour la confection de paniers et de nattes mais aussi comme matériaux de construction (toitures, clôtures, etc.); (Observation directe).
Définition de la méthanisation
La biométhanisation est définie comme la transformation, par la fermentation microbienne, des substances organiques en un gaz combustible appelé biogaz (CH4 , CO2, etc) et un résidu solide plus ou moins appauvri en matières organiques (Manpunzu, 2002).
Le biogaz est une source d’énergie renouvelable qui provient de la dégradation de la matière organique en milieu anaérobie, c’est-à-dire de la méthanisation. Ce processus repose sur la valorisation des déchets, qu’ils soient d’origine ménagère ( la fraction organique des ordures ménagère) ou qu’ils soient d’origine agricole ou industrielle. (Demeocq, 2012).
Aussi les matières organiques en décomposition dans un biotope anaérobie dégagent un gaz combustible constitué en proportions variables de méthane (CH4) et de gaz carbonique (CO2). Les agents responsables de cette bioconversion sont des microorganismes anaérobies vivant à des pH voisins de la neutralité et à des potentiels redox inférieurs à -330mV.
Ce processus de décomposition anaérobie, encore appelé fermentation méthanique, outre son aspect énergétique, produit un résidu minéralisé efficace pour la fertilisation des sols. Ce processus est également utilisé dans les traitements d’eaux usées, dans la valorisation de déchets municipaux et de plusieurs autres types de substrats fermentescibles. (Sène, 1994).
Selon Saidi et al, (2007), la digestion anaérobie des déchets organiques et des effluents organiques industriels est un processus biologique de décomposition de la matière organique, qui se déroule en absence d’oxygène et qui conduit à la formation de biogaz, mélange de méthane CH4 (50 à 75 %) et de gaz carbonique CO2 (25 à 50%). Des communautés microbiennes complexes sont responsables de cette décomposition. On peut distinguer trois types de digestion anaérobie selon les zones de températures dans lesquelles s’opère le processus, soit basse, moyenne ou élevée, les limites variant d’un auteur à l’autre : digestion psychrophile : basse température 15 à 25°C, digestion mésophile : température moyenne 30 à 45°C, digestion thermophile : température élevée 50 à 65°C.
Les Boues de vidanges (BV)
Définition des BV : Il s’agit des boues de consistance variable qui s’accumulent dans les fosses septiques, dans les latrines à fosse ou latrines traditionnelles et dans les toilettes publiques. Elles sont composées essentiellement de différentes matières fécales solides flottantes ou sédimentées ainsi que d’autres matières non fécales tels que les sables, les plastiques et le bois. (Strauss et al, 1998).
Qualité et variabilité des boues fécales : La composition des matières de vidange varie constamment selon l’origine, le type d’ouvrage d’assainissement, la fréquence de vidange de la fosse, l’efficacité des pompes et la situation géographique du lieu où elles viennent. Du fait de leur origine purement domestique, les BV sont normalement dépourvues de polluants chimiques. Toutefois dans certaines régions, les eaux grises sont canalisées dans les fosses septiques (Walker et al, 2008 cité par Nekam, 2010) amenant des produits réfractaires (détergents, les métaux lourds, résidus plastiques, etc) dans les BV.
Elles sont en général beaucoup plus concentrées que les eaux usées domestiques (teneurs en matières organiques et en matière en suspension de 10 à 100 fois plus élevées) (Klingel et al, 2002).
Table des matières
Chapitre1: Introduction
1.1. Contexte et Problématique
1.2. Objectif général de l’étude
1.3. Objectifs spécifiques (OS)
CHAPITRE 2: REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
2.1. Description Sommaire de Typha domingensis
2.1.1. Présentation du typha
2.1.2. Composition physico-chimique du typha
2.1.3. Consequences de la proliferation du typha
2.1.4. Quelques utilisations du typha
2.2. Microbiologie de la Fermentation Méthanique
2.2.1. Présentation de la fermentation méthanique
2.2.3. Les étapes de la fermentation méthanique
2.2.4. Paramètres Physico-chimiques
2.2.5. Le Pouvoir Calorifique du Biogaz
2.2.6. Composition du Biogaz
2.2.7. Utilisation du Biogaz
2.2.8. Les avantages et limites de la Méthanisation
2.3. Les Boues de vidanges (BV)
2.3.1. Définition des BV
2.3.2. Qualité et variabilité des boues fécales
2.3.3. La gestion des BV au Sénégal
2.4. La Bouse de Vache (BVa)
2.4.1. Définition de la BVa
2.4.2. La bouse de vache: Caractéristiques générales et composition
Chapitre 3: Matériels et Méthodes
3.1. Les substrats
3.1.1. Typha domingensis
3.1.2. Contenu de panse de bovins (déchets d’abattoirs)
3.1.3. Bouse de vache
3.1.4 Boues de vidange
3.2. Échantillonnage et préparation des substrats
3.2.1. L’échantillonnage
3.2.2. Préparation des substrats pour la production de biogaz
3.3. Conditions opératoires et dispositif expérimental
3.3.1. Les conditions opératoires
3.3.2. Description du dispositif expérimental
3.4. Mise en œuvre expérimentale
3.4.1. Test de biométhanisation ou BMP
3.4.2. Suivi de la production et analyse du biogaz
CHAPITRE 4 : Résultats et discussion
4.1. Évolution du pH
4.2. Évaluation quantitative et qualitative de la productivité de biogaz
4.2.1. Quantification du biogaz produit
4.2.2. Résultats du suivi qualitatif de la productivité du biogaz
Conclusion
BIBLIOGRAPHIE GENERALE
ANNEXE
