Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Conduite en anaérobiose par une population microbienne, la méthanisation est la transformation de la matière organique en biogaz, composé de méthane et de gaz carbonique. Cette transformation de déchets organiques en énergie peut se conduire dans tout écosystème quel qu’il soit. Pour cette raison, le processus de digestion anaérobie a été mis au service de la « cause environnementale » comme outil de dépollution, et en même temps producteur d’énergie. C’est le cas dans des applications comme le traitement des effluents, des déchets agricoles et industriels. Des traitements plus récents et plus intensifs de la matière organique solide sont également exposés.
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René MOLETTA : Directeur de recherche à l'Institut national de recherche agronomique (INRA)
INTRODUCTION
La digestion anaérobie (ou méthanisation) est la transformation de la matière organique en biogaz, composé principalement de méthane et de gaz carbonique. Elle est réalisée en anaérobiose par une communauté microbienne complexe.
Elle se produit naturellement dans les marais, les lacs, les intestins des animaux, de l'Homme et de manière générale dans tous les écosystèmes où la matière organique se trouve en condition anaérobie.
La méthanisation permet donc de transformer des déchets organiques en énergie à travers la production d'un biogaz riche en méthane. Elle permet ainsi d'agir sur notre environnement en éliminant des déchets et de plus, produit une énergie « verte » car la matière utilisée est issue du vivant (animal ou végétal). En utilisant ce biogaz, on économise de l'énergie fossile.
Dans les années 1940, le processus de digestion anaérobie a été utilisé pour produire de l'énergie à partir des fumiers que l'on dénommait « gaz de fumier ». Aujourd'hui, elle s'est principalement implantée dans notre société comme un outil de dépollution intéressant. Le fait que cela soit couplé à une production d'énergie (le méthane) en a augmenté l'intérêt.
L'application de la digestion anaérobie au traitement des effluents s'est fortement développée dans les années 1970 et de nombreuses applications industrielles ont vu le jour. Elle a été appliquée aux effluents des industries agroalimentaires, chimiques, pétroliers, agricoles.
Elle a vu aussi un important développement dans le cadre du traitement des déchets municipaux, agricoles et industriels. Les centres d'enfouissement techniques (CET) appliquaient déjà cette stratégie, mais leurs temps de stabilisation (de plusieurs dizaines d'années) sans récupération du biogaz laissent aujourd'hui la place à des traitements plus intensifs de la matière organique solide.
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- Version courante de oct. 2017 par Renaud ESCUDIE, Romain CRESSON
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Caractéristiques de la méthanisation des solides1. Méthanisation de la matière organique
1.1 Flux métaboliques de la matière
La transformation de la matière organique complexe passe par une succession d'intermédiaires métaboliques qui sont transformés par différents types de population de micro-organismes. Le flux matière est représenté sur la figure 1.
Les premières réactions sont des réactions d'hydrolyse et d'acidogenèse qui transforment la matière organique solide en intermédiaires tels que des acides gras volatils (AGV), les alcools, l'acide acétique (CH3COOH), l'hydrogène (H2) et le gaz carbonique (CO2 , ou dioxyde de carbone). La seconde phase est l'acétogenèse qui conduit à la production d'acide acétique, de CO2 et de H2 . Elle est couplée à l'homoacétogenèse qui consiste en la formation d'acide acétique à partir d'hydrogène et de gaz carbonique.
Enfin, la dernière étape est la méthanogenèse qui se fait à partir de l'acide acétique (méthanogenèse acétoclaste) et de la réduction de CO2 par H2 (méthanogenèse hydrogénophile).
On considère, généralement, qu'environ 70 % du méthane recueilli dans le biogaz est produit par méthanogenèse acétoclaste.
HAUT DE PAGE1.2 Aspects microbiologiques
La population microbienne complexe est constituée de micro-organismes anaérobies stricts ou facultatifs, mais on peut trouver des micro-organismes aérobies apportés par la matière entrante. On considère trois grand groupe de micro-organismes qui correspondent aux trois phases données sur la figure 1.
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Hydrolyse et acidogenèse : ce sont des bactéries hydrolytiques et fermentatives. Les matières (les macromolécules) sont hydrolysées en monomères puis fermentées principalement en acides gras volatils (AGV) tels que les acides acétique, propionique, butyrique, valérique, etc., en alcools, en d'autres acides organiques (lactique, succinique, etc.), en H2 et en CO2 .
Si l'étape d'hydrolyse des macromolécules et des particules organiques est généralement lente, les vitesses d'acidogenèse à partir des...
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Méthanisation de la matière organique
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - MOLETTA (R.) - Étude bibliographique sur la méthanisation de déchets organiques. - Étude réalisée pour l'association RECORD (Villeurbanne), juin 2002.
-
(2) - MOLETTA (R.) - La digestion anaérobie des effluents. - Dans « Gestion des problèmes environnementaux dans les industries agroalimentaires », R. Moletta, éd. Lavoisier coll. Tech Doc. ISBN 2-7430-0832-6, p. 247-290 (2006).
-
(3) - MATA ALVAREZ (J.) - Fundamentals of the anaerobic digestion process. - Dans Biomethanization of the Organic Fraction of Municipal Solid Wastes, IWA publishing, p. 1-20 (2003).
-
(4) - AWIPLAN - Étude de la caractérisation des déchets ménagers dans le département de la Somme. - Synthèse, mai 2004.
-
(5) - POHLAND (F.G.), AL-YOUSFI (B.) - Design and opertion of landfills for optimum Stabilization and biogas production. - Water Sciences Technology, 30 (12), p. 117 :124 (1994).
-
...
Décision 2003/33/CE du Conseil du 19 décembre 2002 établissant des critères et des procédures d'admission des déchets dans les décharges
Loi no 92-646 du 13 juillet 1992 relative à l'élimination des déchets ainsi qu'aux installations classées pour la protection de l'environnement
Arrêté du 9 septembre 1997 relatif aux décharges existantes et aux nouvelles installations de stockage de déchets ménagers et assimilés
HAUT DE PAGE
Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie (Ademe) http://www.ademe.fr/
Conseil général de la Somme http://www.somme.fr/
Agence régionale pour l'environnement Midi-Pyrénées http://www.arpe-mip.com/
National Center for Biotechnology Information (NCBI) http://www.ncbi.nlm.nih.gov/
HAUT DE PAGE
Degrémont http://www.degremont.com/
Kompogas http://www.kompogas.ch/
Linde...
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