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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Cyrille Charnier soutiendra sa thèse de doctorat le vendredi 25 novembre 2016

Lieu et heure :

IUT GCGP de Narbonne, 10h

Titre des travaux :

Caractérisation rapide de la matière organique, instrumentation et modélisation pour la prédiction des performances
des procédés de digestion anaérobie

Ecole doctorale :

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

Composition du jury

  • M. Jean-Philippe STEYER - LBE-INRA  - Directeur de thèse - Directeur de recherche
  • Mme Marie-Noëlle PONS - LRGP-CNRS - Rapporteur - Directeur de recherche
  • M. Fabrice BELINE - UR OPAALE-IRSTEA - Rapporteur - Directeur de recherche
  • Mme Véronique BELLON-MAUREL - UMR ITAP-IRSTEA - Examinateur - Directeur de recherche
  • Mme Patricia CAMACHO  - SUEZ environnement - Examinateur - Project manager biogas consulting
  • M. Marc HERAN - IEM-GPM-UM2 - Examinateur - Professeur
  • M. Eric LATRILLE - LBE-INRA - Examinateur - Ingénieur de recherche
  • M. Jérémie MIROUX - BioEnTech - Examinateur - CEO BioEn Tech

Résumé des travaux

La digestion anaérobie est un des piliers de l'économie circulaire européenne, produisant du méthane et des engrais organiques à partir de déchets. Le développement de ce secteur passe par la co-digestion et l’optimisation de l'alimentation des procédés. Cela nécessite l'estimation de l'état biologique du digesteur, la caractérisation du substrat ainsi que l’utilisation de modèles prédictifs simulant les performances du digesteur, pour lesquels les solutions actuelles ne sont pas adaptées. Dans cette thèse, un capteur titrimétrique couplant pH et conductivité électrique pour l'estimation des concentrations en acides gras volatils, carbone inorganique et azote ammoniacale a été conçu, améliorant la précision d'estimation des acides gras volatils de 14,5 par rapport aux capteurs actuels. Couplé à l’analyse du biogaz, il permet d'estimer l'état biologique du procédé. En parallèle, une analyse spectroscopique proche-infrarouge, estimant les teneurs en glucides, protéines, lipides, demande chimique en oxygène, rendement et cinétique de production de méthane a été développée réduisant le temps de caractérisation des substrats à quelques minutes. La caractérisation rapide des substrats est utilisée pour implémenter le modèle de digestion anaérobie ADM1 de l’IWA qui prédit les performances d'un digesteur dans des conditions de digestion optimales. Le couplage de l’estimation de l'état biologique à cette approche permet de corriger la prédiction en prenant en compte l'état actuel du digesteur. Cette approche fournit un outil prédictif puissant pour le contrôle avancé des unités de digestion anaérobie ainsi que l'optimisation de la recette d'alimentation.