Méthanisation des effluents industriels liquides

La méthanisation est un processus biologique de dégradation de la matière organique. Elle se déroule en l’absence d’oxygène et conduit à la formation d’un biogaz énergétique riche en méthane. Elle est basée sur des réactions naturelles de fermentation réalisées par des populations de bactéries anaérobies et est couramment appelée digestion anaérobie. Dans le milieu naturel, la méthanisation est notamment à l’origine de phénomènes spontanés tels que les feux follets ou les émissions de gaz des marais.

Le biogaz issu de méthanisation est un mélange inflammable composé principalement de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂). Valorisé, ce biogaz est une source d’énergie renouvelable dans la mesure où il est issu de matières organiques d’origine végétale ou animale, dont les cycles de renouvellement sont courts. Utilisée au service de l’Homme, la méthanisation s’avère être un outil efficace de réduction des pollutions organiques et de production d’énergie.

Sa première application, qui reste à l’heure actuelle la plus importante en nombre d’unités, fut la valorisation énergétique à la ferme des sous-produits d’élevage. Des pays tels que l’Allemagne ou la Chine comptent de très nombreuses sources délocalisées d’énergie sous forme de biogaz agricole. Depuis le début des années 1970, de nombreux travaux de recherche et de développement dans le domaine de la méthanisation ont contribué à une application toujours plus performante du processus à l’épuration et à la valorisation des effluents industriels chargés en matière organique. Le succès de l’application de la méthanisation au traitement des eaux usées industrielles tient particulièrement au fait qu’elle engendre une production nette d’énergie, contrairement aux procédés d’épuration aérobies classiques, dont l’aération requiert de fortes dépenses électriques. Un autre avantage de la méthanisation est la faible production de boues comparativement aux stations aérobies. Enfin, le traitement anaérobie des effluents s’effectue généralement à plus forte charge que les procédés aérés classiques, ce qui permet une réduction de l’encombrement et des ouvrages.

Le présent document aborde dans un premier temps les aspects théoriques de la méthanisation des effluents industriels, en détaillant les processus réactionnels associés. La seconde partie présente les critères technologiques de choix du procédé de méthanisation en fonction des caractéristiques de l’effluent à traiter. Certaines technologies de méthanisation y sont présentées, avec leurs avantages et inconvénients respectifs. Enfin, la dernière partie décrit la mise en œuvre d’une unité industrielle de méthanisation. Le dimensionnement et les principaux choix sont détaillés, que ce soit pour le réacteur anaérobie lui-même, le contrôle, ou les aspects de valorisation du biogaz produit. Des exemples de réalisations industrielles illustrent les différentes options de mise en œuvre.