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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Afifi Akhiar soutiendra sa thèse de doctorat le mercredi 26 avril 2017

Lieu et heure :

IUT GCGP de Narbonne, 10h

Titre des travaux :

Characterization of liquid fraction of digestates after solid-liquid separation from anaerobic co-digestion plants

Ecole doctorale :

Ecole doctorale GAIA, APAB - Agroressources, Procédés, Aliments, Bioproduits

Composition du jury
  • Dr. Adalberto Noyola, Directeur de Recherche, Universidad Nacional Autónoma de México, UNAM - Rapporteur
  • Dr. Thierry Ribeiro, Enseignant-chercheur, HDR, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais-  Rapporteur
  • Dr. Christelle Wisniewski, Professeure, Université de Montpellier - Examinateur
  • Mr Guillaume Vives, Responsable pôle R & D, Naskeo Environnement - Examinateur
  • Dr. Hélène Carrere, Directrice de recherche, INRA Narbonne - Directrice de thèse
  • Dr. Michel Torrijos, Ingénieur de Recherche, INRA Narbonne - Co-encadrant
  • Dr. Audrey Battimelli, Ingénieur d’Etude, INRA Narbonne - Co-encadrante
  • Dr. Pascale Prudent, Maître de conférences,HDR, Université Aix-Marseille - Invitée
Résumé des travaux

Le secteur de la méthanisation à la ferme ou territoriale connait un fort développement, entrainant la production de grandes quantités de digestats. Si la fraction solide de ces digestats est généralement utilisée en tant qu’amendement organique, la fraction liquide peut être valorisée par la récupération des éléments minéraux bien que la présence de composés organiques pose des problèmes de traitement et d’élimination.

Les objectifs de cette thèse sont i) de caractériser la fraction liquide des digestats et donner des premiers éléments pour leur futur traitement et ii) d’expliquer la variabilité des composés résiduels présents dans cette fraction liquide en relation avec l’origine des substrats, les paramètres du procédé de méthanisation et le type de séparation solide/liquide.

Dans une première partie, nous avons caractérisé de manière détaillée onze digestats issus d’installations industrielles de co-digestion. Le fractionnement par neuf filtrations successives de la fraction liquide des digestats a permis de quantifier la contribution des matières en suspension, des colloïdes grossiers et fins et des matières dissoutes aux différents paramètres physico-chimiques et biologiques. Il a été montré la faible biodégradabilité aérobie des composés organiques dont la majeure partie se trouve dans la matière en suspension (> 1,2 µm). Pour élargir la base de données, nous avons caractérisé dix-huit digestats supplémentaires et un digestat de boues de station d’épuration dont les fractions liquides ont été fractionnées par deux filtrations successives (1,2 μm et 1 kDa). L’analyse en composantes principales, la classification hiérarchique et la matrice de corrélation réalisées sur l’ensemble des 30 digestats ont mis en avant l’impact majeur des techniques de séparation solide/liquide sur la composition de la fraction liquide des digestats. Dans le groupe des techniques de séparation hautement performantes, des sous-groupes ont permis de distinguer les digestats à base de boues d’épuration, ceux à base de lisiers porcins et ceux issus de procédés piston thermophiles. Dans le groupe des procédés de séparation à faible performance, les teneurs en DCO et matières sèches de la fraction liquide des digestats ont été corrélées aux teneurs en cultures énergétiques et fumiers bovins dans l’alimentation. Finalement, pour l’ensemble des digestats, le paramètre SUVA, lié à la teneur en matière aromatique et à la stabilisation des composés, a été corrélé au temps de séjour des digesteurs. Pour comprendre l’origine des composés résiduels observés dans la fraction liquide des digestats issus de la co-digestion avec de fortes proportions de fumier bovin, quatre réacteurs CSTR alimentés avec respectivement de la paille de blé, de la bouse de vache et du fumier ont été conduits pendant 48 semaines.

Les performances de méthanisation ont mis en évidence le caractère âgé du fumier qui avait été partiellement dégradé pendant le stockage à la ferme. Ainsi la fraction liquide du digestat du fumier a présenté les plus fortes concentrations en composés organiques qui en outre présentaient une complexité, mesurée par fluorimétrie 3D, plus élevée que les autres substrats. La fraction liquide du digestat issue de la méthanisation de la paille a révélé les plus fortes proportions de DCO dans les fractions colloïdales et dissoutes. La faible biodégradabilité des composés organiques et leur forte proportion dans les matières en suspension suggèrent le développement de procédés physico-chimiques de séparation tels que la coagulation pour le traitement de la fraction liquide des digestats.