Biogaz : comment améliorer les performances des unités ?
La capacité d’un déchet ou effluent organique à produire du biogaz diffère selon sa biodégradabilité qui dépend en partie de sa composition et de sa structure. C'est pourquoi les chercheurs d’Irstea travaillent à améliorer les performances de production afin d’obtenir un maximum de méthane (issu du biogaz), dans un minimum de temps...
Pour augmenter la production de biogaz, les scientifiques combinent les ressources organiques pour apporter aux bactéries une alimentation équilibrée ; ces déchets additionnels sont appelés co-substrats. Ces derniers sont choisis en fonction de leur pouvoir méthanogène, lié à une composition optimale en eau, graisses, sucres, protéines et vitamines, éléments nécessaires à l’activité des bactéries. Certains déchets comme les graisses ont un potentiel méthanogène élevé et sont très facilement biodégradables, d’autres déchets comme les résidus de culture sont difficilement biodégradables.
De plus, des perturbations y sont apportées (température, apport de substrats complémentaires, préadaptation des micro-organismes par exemple) au sein de digesteurs de laboratoire qui simulent les digesteurs de terrains. L’objectif est d’observer les répercussions sur les micro-organismes et sur les performances de dégradation : une meilleure dégradation mène à une plus forte production de biogaz. Ces recherches permettent de mieux comprendre le fonctionnement de l’activité microbienne de la digestion anaérobie, afin d’évaluer les possibilités d’orienter les étapes de la dégradation des déchets par telle ou telle voie métabolique en vue de son optimisation. Le développement des bactéries responsables de la transformation de la matière en énergie est conditionné par de nombreux facteurs, dont la température ou le taux de matière sèche.
Par ses recherches sur la microbiologie fonctionnelle et ses applications à la méthanisation, en particulier sur la température optimale, Irstea contribue à l’amélioration de la rentabilité des unités de production, en privilégiant des bactéries travaillant à une température plus froide (15-20°C contre 35-40°C aujourd’hui). Par ailleurs, des procédés de méthanisation par voie sèche sont utilisés en France mais les utilisations se font de façon empirique : les effets des paramètres de fonctionnement et les transferts de matières mis en jeu sont actuellement méconnus, ce qui explique partiellement le faible nombre d’unités actuellement installées ; on en compte une dizaine.
Irstea évalue également l’impact du prétraitement biologique des résidus de culture (paille de blé) par des champignons ou des bactéries, qui faciliterait la production de méthane afin d’envisager leur intégration dans une filière de méthanisation. De plus, l'organisme travaille à déterminer la concentration maximale d’une des formes gazeuses du soufre (H2S) présent dans le biogaz. H2S est un composé corrosif qui engendre une dégradation prématurée des installations. Il est estimé avec l’analyse du soufre et du carbone contenu dans les substrats (ratio C/S). Afin d’éviter un effet néfaste du sulfure sur les installations, on doit trouver 70 fois plus de carbone que de soufre.