Conclusions et perspectives

Ce deuxième chapitre avait pour but d’étudier les effets du mode de recirculation du lixiviat sur les vitesses et les productions globales de méthane d’un mélange de fumier de bovin, pour permettre l’optimisation du procédé de méthanisation par voie sèche.

Pour parvenir à cet objectif, plusieurs étapes ont été nécessaires. La première étape, que l’on peut qualifier d’étape de prospection, a permis d’évaluer la faisabilité d’enregistrer et d’exploiter les cinétiques de production de méthane pour différents substrats agricoles. Ces premiers résultats ont permis de mettre en évidence l’existence de profils caractéristiques de production de méthane selon le type de substrat dégradé. Les mélanges de substrats ont quant à eux montré des profils hybrides reprenant les caractéristiques cinétiques des substrats qui les composaient. Suite à ces tests préliminaires, un pilote de méthanisation par voie sèche, composé de 8 cellules indépendantes, a été construit afin de commencer la phase d’optimisation de la recirculation du lixiviat sur un mélange de fumier de bovins.

Avant de commencer cette étape d’optimisation, les performances du pilote ont été testées avec la mise en place d’un test de répétabilités, pour un mode de recirculation précis et un type de substrat : le mélange « hiver » (mélange de fumier de vache à viande et de vaches laitières). La répétabilité mesurée entre les réacteurs est très satisfaisante avec un coefficient de variation de 9% pour la mesure des volumes cumulés de méthane et variant entre 7 et 16% pour les mesures cinétiques selon le jour pris en compte. Les bilans de matière effectués sur la DCO ont également démontré la fiabilité du pilote avec un recouvrement minimal de 89% de la DCO entrante. Ce pilote peut donc être utiliser pour l’étude des effets de la recirculation du lixiviat sur les cinétiques de production de méthane.

Compte tenu de la littérature disponible sur ce sujet, quatre paramètres ont été identifiés comme pouvant, à priori, influencer la digestion anaérobie : le temps écoulé entre deux recirculations (encore appelée la périodicité de recirculation), le volume recirculé, le ratio lixiviat/substrat (L/S) appliqué et le temps d’aspersion du volume recirculé. L’optimisation simultanée de ces quatre facteurs

n’a pas été effectuée en une seule fois étant donné le nombre d’expériences que cela aurait nécessité. La troisième étape de ce chapitre a donc consisté à mettre en place un plan d’expérience de « screening » afin d’identifier, parmi ces quatre facteurs, ceux qui influencent l’une de ces quatre réponses : le volume total de méthane produit pendant un batch, le démarrage du plateau mesuré avec les cinétiques de production de méthane, le durée de ce plateau et la vitesse moyenne de production de méthane au plateau. Les résultats ont montré que seule la durée d’aspersion du lixiviat n’avait aucun effet sur ces réponses.

Suite à cela, lors de la quatrième et dernière étape, un deuxième plan d’expérience (plan d’optimisation) a été utilisé afin d’étudier en détail l’effet de la périodicité, du volume recirculé et du ratio L/S sur chaque réponse. Il a été montré que la périodicité de recirculation est un paramètre clé de la recirculation du lixiviat puisqu’il est le facteur le plus influent sur chaque réponse étudiée. Vient ensuite le volume recirculé et le ratio L/S. De façon générale, plusieurs combinaisons de ces facteurs ont montré des performances similaires. Ainsi pour maximiser le volume de méthane produit (Vcum > 150 NL.kgMV^-1), lorsque que le volume de lixiviat initialement disponible est faible, la meilleure stratégie consiste à recirculer de gros volumes de lixiviat peu souvent et, lorsque le volume de lixiviat initialement disponible est élevé, il vaut mieux recirculer un petit volume mais plus souvent. Le même type de résultat est disponible pour la durée du plateau. La sensibilité du pilote n’a cependant pas permis de modéliser les réponses « début de plateau » et « vitesse moyenne du plateau ».

Cette dernière étape a également permis de montrer que les cinétiques de production de méthane peuvent être contrôlées grâce au régime de recirculation du lixiviat appliqué. La stratégie de recirculation peut également être adaptée à la configuration de chaque unité de méthanisation selon la taille de la cuve du lixiviat disponible, de la puissance de la cogénératrice et des pompes installées.

Finalement, ce type de travaux pourrait être reproduit sur d’autres substrats ou mélanges de substrats agricoles afin de déterminer une stratégie de recirculation propre à chaque intrant ou, plus largement, à chaque saison. D’autre part, la caractérisation cinétique de plusieurs types de substrats, ou de mélanges de substrats, pourrait permettre la création d’une base de données pouvant servir d’aide au dimensionnement de futures unités de méthanisation par voie sèche. Les cinétiques ainsi mesurées sont plus représentatives de la dégradation de la matière organique que les BMP actuellement utilisés

pour le dimensionnement et le choix des cogénératrices installées. La création d’une telle base de données pourrait aider au développement de la filière en France.

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