Caractérisation des paramètres rhéologiques et des transferts pour l'amélioration des procédés de méthanisation par voie sèche – ANAMIX
De l’énergie à partir de nos déchets : la méthanisation
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Mieux connaître la méthanisation dans les milieux complexes
La méthanisation est un processus biologique qui permet de convertir la matière organique en biogaz riche en méthane. Elle s’applique aux résidus et déchets organiques, agricoles ou urbains, dont le gisement a permis une production d’énergie équivalente à plus de 6 millions de tonnes de Pétrole en 2010 en Europe. Le biogaz constitue une source d’énergie connue dont l’utilisation peut, sous réserve d’une purification adéquate, s’appuyer sur des méthodes existantes et maîtrisées (la Suède fait rouler près de 800 bus, 4500 voitures et… un train avec du biogaz !). Aujourd’hui, la majorité des systèmes utilisés pour les déchets urbains sont des procédés de digestion sèche : ils sont plus efficaces et consomment peu d’eau par rapport aux procédés classiques, mais la structure mécanique de ces milieux de digestion est encore mal connue et difficile à contrôler à l’échelle industrielle. L’objectif de ce projet est d’acquérir des connaissances sur le fonctionnement de ces procédés afin d’en améliorer la conception et la mise en œuvre, afin de pérenniser la technologie et de contribuer à son développement. Les déchets étudiés sont les ordures ménagères résiduelles et les biodéchets issus de la collecte sélective.
Le projet ANAMIX a pour objet de lever le voile sur les questions scientifiques associées aux problèmes opérationnels de la digestion sèche, en utilisant de nouvelles techniques et de nouvelles approches pour la description des milieux denses ou pâteux. Il associe des concepts du Génie des Procédés (rhéologie, transferts, mélange) et des sciences de la vie (cinétique microbienne, microbiologie des écosystèmes) pour en étudier les interactions complexes. Le point clé pour la méthanisation des déchets est la gestion de la teneur en eau, qui affecte à la fois les propriétés mécaniques du milieu, mais également le fonctionnement biologique. La nature des déchets traités est également un paramètre crucial. Ce projet se concrétise par la mise au point d’un modèle pour la simulation de ces processus. Notre projet est guidé par une double ambition : améliorer la connaissance des mécanismes de base, et rendre les installations industrielles de demain plus simples à concevoir et à faire fonctionner.
Le projet ANAMIX est le premier projet collaboratif d’envergure sur la digestion par voie sèche. Il a permis de :
- Mieux connaître la nature des différents déchets et leur influence sur les procédés ;
- Mettre en évidence l’importance de la teneur en eau sur les propriétés physiques (états de l’eau, rhéologie) selon le type de déchets ;
- Développer des outils de mesure et de connaissance des procédés : tests d’effondrement, traçages, modèle de simulation.
- Identifier un seuil limite de teneur en eau entraînant un fonctionnement dégradé des procédés sur le plan microbiologique et cinétique.
Il ouvre également des perspectives sur le rôle du transfert de matière aux faibles teneurs en eau, qui constitue le verrou objectif de l’intensification du procédé.
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Au 01/04/2012, le projet ANAMIX a donné lieu à 5 articles publiés (revues internationales) directement liés aux résultats scientifiques du projet. 2 portent sur la caractérisation des déchets et digestats (revues : Waste Management IF 2,66 et Chemical Engineering Journal IF 3,17), 4 sur l’influence de la teneur en eau sur différents aspects de la cinétique et de sa modélisation (revues : Biochemical Engineering Journal, IF 2,9 ; Bioresource Technology IF 4,9 ; Journal of Chemical Technology and Biotechnology IF 1,8). La plupart sont cosignées par au moins 2 partenaires du projet. Deux thèses ont également été soutenues dans le cadre du projet.
Toutefois, une part importante des résultats n’a pas encore été valorisée sous forme de publications (actuellement, 8 articles sont soumis ou en préparation).
Le projet a également donné lieu à 8 communications orales dans 5 congrès internationaux, ainsi qu’à 3 présentations au congrès SFGP 2011.
La méthanisation est un processus biologique qui permet de convertir la matière organique en biogaz riche en méthane. Elle s’applique surtout aux résidus et déchets organiques, agricoles ou urbains, dont le gisement a permis une production d’énergie équivalente à plus de 5 millions de tonnes de Pétrole en 2006 en Europe. Aujourd’hui, la majorité des systèmes utilisés pour les déchets urbains sont des procédés de digestion sèche : ils sont plus efficaces et consomment peu d’eau par rapport aux procédés classiques, mais la structure mécanique de ces milieux de digestion est encore mal connue et difficile à contrôler à l’échelle industrielle. Le projet ANAMIX a pour objet de lever le voile sur les questions scientifiques associées aux problèmes opérationnels de la digestion sèche, en utilisant de nouvelles techniques et de nouvelles approches pour la description des milieux denses ou pâteux. Il associe des concepts du Génie des Procédés (rhéologie, transferts, mélange) et des sciences de la vie (cinétique microbienne, microbiologie des écosystèmes) pour en étudier les interactions complexes. Il se concrétise par la mise au point d’un modèle pour la simulation de ces processus. Notre projet est guidé par une double ambition : améliorer la connaissance des mécanismes de base, et rendre les installations industrielles de demain plus simples à concevoir et à faire fonctionner.
Coordination du projet
Pierre BUFFIERE (Autre établissement d’enseignement supérieur)
L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.
Partenaire
Aide de l'ANR 528 841 euros
Début et durée du projet scientifique :
- 36 Mois
