Caractérisation des boues d'épuration par des méthodes spectroscopiques

par Maxime Dechesne

Projet de thèse en Sciences et Techniques de l'Environnement

Sous la direction de Gilles Varrault.

Thèses en préparation à Paris Est , dans le cadre de SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement , en partenariat avec LEESU - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbain (laboratoire) et de Equipe SIE (equipe de recherche) depuis le 01-10-2018 .


  • Résumé

    Dans le cadre de la loi transition énergétique pour la croissance verte (2015-992 du 17 août 2015), l'objectif de réduire la consommation énergétique de 50 % à l'horizon 2050 a été annoncé. Pour atteindre cet objectif ambitieux, il est notamment question de recourir aux énergies renouvelables et de récupération. Dans le domaine du traitement des eaux usées, la valorisation énergétique des boues d'épuration via le procédé de digestion anaérobie est une option particulièrement intéressante. À l'échelle de l'agglomération parisienne, la filière de digestion anaérobie admet plus de 70% des boues produites, permettant chaque année la production de plus de 80 millions de mètres cubes de biogaz. L'objectif de cette thèse est de développer et d'utiliser à l'échelle industrielle des méthodes innovantes de caractérisation de matrices solides complexes (boues de station d'épuration, fumier…) et notamment leur potentiel méthanogène pour la digestion anaérobie. Des tests existent à l'heure actuelle et notamment la « mesure de référence », le biochemical methane potential (BMP), mais elle est particulièrement lourde (30 jours de suivi analytique) à mettre en place. Afin de trouver une alternative, nous proposons d'utiliser des méthodes spectroscopiques. Les informations obtenues par ces différentes méthodes pourront être combinées pour caractériser de manière plus fine et surtout plus rapide ces matrices solides. A terme, grâce à cette action, il sera possible de disposer d'outils experts de caractérisation rapide et fine de la matière organique présente dans divers gisements fermentescibles (boues, fumier). Dans un premier temps il s'agira de mettre au point les protocoles de caractérisation des matrices solides pour chacune des méthodes spectroscopies utilisées. Des extractions chimiques de la matière organique contenue dans les boues de STEP seront également réalisées avant caractérisation des extraits par spectroscopie. Différentes solutions extractantes seront testées.

  • Titre traduit

    Characterization of sewage sludge by spectroscopiques methods


  • Résumé

    Thesis resume As part of the energy transition law for green growth, the objective of reducing energy consumption by 50% by 2050 has been announced. Achieving this ambitious goal includes the use of renewable energy and recovery. In the field of wastewater treatment, energy recovery of sewage sludge via the anaerobic digestion process is a particularly interesting option. At the scale of the agglomeration of Paris, the anaerobic digestion sector admits more than 70% of the sludge produced, allowing each year the production of more than 80 million cubic meters of biogas. The objective of this thesis is to develop and use on an industrial scale innovative methods of characterization of complex solid matrices (sewage sludge, manure ...) and in particular their methanogenic potential for anaerobic digestion. Tests exist at the moment and in particular the "measurement of reference", the biochemical methane potential (BMP), but it is particularly heavy (30 days of analytical follow-up) to put in place. In order to find an alternative, we propose to use spectroscopic methods. The information obtained by these different methods can be combined to characterize more precisely and especially faster faster these solid matrices. Eventually, thanks to this action, it will be possible to have expert tools for rapid and fine characterization of the organic matter present in various fermentable deposits (sludge, manure). It will therefore, it will be necessary to develop solid matrix characterization protocols for each of the spectroscopy methods used. Chemical extractions of the organic matter contained in the sludge of Water-treatment plant will also be carried out before characterization of the extracts by spectroscopy , while testing different extracting solutions.