Biométhanation in-situ: Nouvelles connaissances sur la réponse des communautés microbiennes a l'ajout d'H2

par Lucía Braga nan

Projet de thèse en Biotechnologie et Microbiologie

Sous la direction de Renaud Escudie et de Jean-Philippe Delgenes.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau , en partenariat avec LBE - Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (laboratoire) depuis le 01-12-2017 .


  • Résumé

    La méthanation biologique permet la conversion d'H2 et de CO2 en méthane au moyen d'un consortium microbien anaérobie. Ce type de procédé peut présenter une brique technologique intéressante dans le cas des filières de traitement de biomasses et résidus organiques et des filières de production d'énergie renouvelable. Une étape de biométhanation peut être utilisée pour purifier le biogaz (principalement composé de CO2 et de CH4) produit par méthanisation à partir de matières organiques, et ainsi augmenter la teneur en méthane. La biométhanation constitue également une brique technologique importante dans l'établissement du concept Power-to-Gas (ADEME, 2014). En effet, la production d'énergie électrique renouvelable (solaire, éolien) étant fluctuante et intermittente, l'électrolyse permet la conversion de cette énergie électrique excédentaire en énergie chimique sous forme d'H2 par décomposition de molécules d'eau. En mobilisant du CO2 produit par digestion anaérobie ou présent dans des fumées industrielles, la biométhanation peut ainsi être un procédé clef pour convertir l'H2 et le CO2 en méthane, vecteur énergétique facilement stockable.Cependant, la méthanation biologique n'est pas à l'heure actuelle une technologie mature par rapport à la voie thermochimique qui est coûteuse, et un effort de recherche important est nécessaire pour améliorer la compréhension des processus clefs afin d'envisager une optimisation du procédé. En particulier, l'H2 étant un gaz peu soluble dans l'eau, le transfert de matière gaz-liquide est une étape limitante. De plus, les microorganismes de la biométhanation sont très sensibles à des concentrations élevées en H2 dissous. Par conséquent, les interactions entre les processus physiques et biologiques sont fortes, et ces mécanismes doivent être élucidés afin d'améliorer les performances et les modes de conduite des procédés de biométhanation.

  • Titre traduit

    In-situ biomethanation processes: New insights on microbial community response to H2 addition


  • Résumé

    Biological methanation (biomethanation) allows the conversion of H2 and CO2 to methane using an anaerobic microbial consortium. This type of process can present an interesting technological brick in the case of biomass and organic residue treatment systems and renewable energy production chains. A biomethanation step can be used to purify the biogas (mainly composed of CO2 and CH4) produced by anaerobic digestion of organic matter, and thus increase the methane content. Biomethanation is also an important technological brick in the establishment of the Power-to-Gas concept (ADEME, 2014). Indeed, the production of renewable electricity (solar, wind) is fluctuating and intermittent, the electrolysis allows the conversion of this excess electrical energy into chemical energy in the form of H2 by decomposition of water molecules. By mobilizing CO2 produced by anaerobic digestion or present in industrial gaseous effluents, biomethanation can thus be a key process for converting H2 and CO2 into methane, an easily stored energy vector However, biological methanation is not currently a mature technology compared to the thermochemical pathway which is expensive, and an important research effort is needed to improve the understanding of the key processes in order to consider a process optimization. In particular, since H2 is a gas which is sparingly soluble in water, the transfer of gas-liquid material is a limiting step. In addition, biomethanation microorganisms are highly sensitive to high concentrations of dissolved H2. Therefore, the interactions between physical and biological processes are strong, and these mechanisms need to be elucidated in order to improve the performance of biomethanation processes.