Etude des processus de dégradation anaérobie et de production de méthane au cours du stockage des lisiers.

par Fabien Vedrenne

Thèse de doctorat en Science de l'environnement

Sous la direction de Fabrice Béline.

Soutenue en 2007

à Rennes, ENSA .


  • Résumé

    Le stockage des déjections animales pendant une durée pouvant atteindre 6 mois en attente de valorisation agronomique, est acompagné de dégagement de méthane, un gaz à effet de serre. La quantification de ces émissions présente des variations importantes et par conséquent, de fortes incertitudes. Afin de mettre en évidence les paramètres intrinsèques aux lisiers influençant ces émissions, des simulations de stockage en batch de treize lisiers de compositions très différentes ont été réalisées. Tout d’abord en conditions optimales (30°C), 35 à 65 % de la DCO initiale est minéralisée sur forme de CH4 (50 à 75 %) et de CO2 (25 % à 50 %), ce qui correspond à des potentiels d’émission maximale de CH’ (BO) compris entre 196 et 384 LCH4 kgMV. La matière organique non biodégradée est essentiellement composée de lignine et d’une partie importante des polysaccharides et des protéines. Ces fractions semblent également ralentir les cinétiques d’hydrolyse et conduisent à des pourcentages en CH4 du carbone minéralisé plus faible. Au stockage à 13°C, les activités microbiennes sont limitées. Ainsi, les lisiers produisent seulement de 1 à 49 % des B0. La principale limitation au cours du stockage est liée à la phase de méthanogenèse. Pour la plupart des lisiers, le CH4 semble majoritairement produit (75%) par la voie acétotrophe. Pour la première des micro-organismes acétotrophes ont été identifiés dans le lisier de porcs. Les pics successifs observés au cours de la production de CH4 pourraient alors être expliqués par les successions microbiennes. Des inhibitions réversibles et/ou des défauts en H2 pourraient également survenir. En condition d’huibition irréversible, il semble que le CH4 soit principalement produit par la voie hydrogénotrophe. L’accumulation d’acétate et les bilan sur l’H2 appuient cette hypothèse. Bien qu’aucune espèce chimique précise n’ait pu être déterminée comme responsable des inhibitions, les AGV, les AGVH, le H2S et le pH acide sont fortement suspectés. En revanche le NH3 semble sans effet sur la méthanogenèse.


  • Résumé

    The storage of the livestock wastes lasting up to 6 months before the use as organic fertilizers, lead to methane emission, a greenhouse gas. The quantification of these emissions shows important variations and thus large uncertainties. In order to highlight the intrisic slurry parameters influencing the methane emission, batch storage simulations of thirteen different slurries were performed. First, in optimal conditions (30°C), from 35 to 65 % of the intital COD is mineralized into methane (50 to 75 %) and carbon dioxide (25 to 50 %), corresponding to ultimate methane producing capacity (B0) from 196 to 384 LCH4/kgVS. The no-biodegradable organic matte ris mainly composed of lignin, polysaccharides (cellulose and hemicellulose) and proteins. These fractions seem also to reduce the hydrolysis kinetics and lead to weaker methane percentages of the mineralized carbon. At storage temperature, I. E. 13°C, microbial activities are limited. Thus, the slurries produce only between 1 and 49 % of the B0. The main limitation is related to the methanogenesis step. For most of the slurries, methane is mainly (75 %) produced through the acetotrophic pathway. For the first time the acetotrophic microflora, responsible of this pathway was identified if pig slurry. The successive methane production peaks could be explained by a succession of methanogens microflora. Reversible inhibitions and/or Hé defects could be also involved. In condition of irreversible inhibition, it seems that methane is mainly produced by the hydrogenotrophic pathway. The acetate accumulatino and the H2 mass balance support this assumption. Although no specific chemical specie was determined as responsible for inhibitions, the VFA, the VFAH, the H2S and the acid pH are strongly suspected. On the other hand, NH3 seems to have no effect on the methanognenesis

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Informations

  • Détails : 1 vol. (211 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. 185-199 p.

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  • Bibliothèque : AGROCAMPUS OUEST. Bibliothèque Générale de Rennes.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : D 48
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