Optimisation du procédé de digestion anaérobie en voie sèche continue de résidus lignocellulosique

par Marie-Lou Hillion

Thèse de doctorat en Génie des procédés

Sous la direction de Renaud Escudié.

Thèses en préparation à Montpellier, SupAgro , dans le cadre de Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau (Montpellier ; École Doctorale ; 2015-...) , en partenariat avec LBE - Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement (laboratoire) .


  • Résumé

    La méthanisation de la paille de blé en voie sèche continue présente de nombreux verrous scientifiques et technologiques du fait de la structure lignocellulosique du substrat, de ses faibles teneurs en nutriments ainsi que du procédé en voie sèche moins maitrisé et moins étudié qu'en voie humide. Le projet de thèse vise à apporter les informations nécessaires à l'optimisation de la méthanisation en voie sèche continue à écoulement piston de substrats lignocellulosiques, tels que la paille de blé. Une première partie s'est tout d'abord focalisée sur la préparation des intrants : prétraitement mécanique de la paille et co-ensilage avec des déchets végétaux des IAA. Les résultats obtenus mettent en évidence qu'un broyage de la paille de blé grossier à l'échelle industrielle est un prétraitement rentable permettant de maximiser la productivité des méthaniseurs en améliorant les cinétiques de dégradation. Le co-ensilage, quant à lui, est une solution efficace et pertinente pour stocker sur le long-terme le potentiel méthane des déchets facilement dégradables. Les paramètres de conduite du procédé de méthanisation permettant de maximiser les performances du procédé ont ensuite été évalués. Les travaux de thèse ont en particulier permis d'acquérir une méthodologie de montée en charge des méthaniseurs et d'identifier les concentrations en nutriments pour éviter une carence de ces éléments. Enfin, les performances de la méthanisation en réacteur à écoulement piston ont été comparées à celles en infiniment mélangé pour juger l'intérêt de la configuration d'un tel réacteur.

  • Titre traduit

    Optimization of the dry anaerobic digestion, in continuous mode, of lignocellulosic biomass


  • Résumé

    The anaerobic digestion of wheat straw in continuous high solid process has many scientific and technological locks related to the lignocellulosic structure of the substrate, its low nutrient content and the high solid process, which is less controlled and studied than the wet process. The thesis project aims to provide the necessary information for optimizing anaerobic digestion, in plug-flow reactor, of lignocellulosic substrates, such as wheat straw. The first part of the PhD is focused on the preparation of inputs: mechanical pre-treatment of straw and co-ensiling with agro-industrial waste. The results highlight that an industrial-scale coarse wheat straw milling is a cost-effective pre-treatment that maximizes the productivity of the digester by improving degradation kinetics. Moreover, co-ensiling is an efficient and relevant solution for storing the methane potential of easily degradable wastes for a long term. The operating parameters of the anaerobic digestion to maximize the performance of the process were then evaluated. A particular attention was paid on the acquisition of a methodology for increasing the organic loading rates and on the identification of nutrient concentrations in order to avoid a deficiency of these elements. Finally, the performance of plug-flow reactors was compared with that of mixed ones to determine the advantage of such a reactor configuration.