La méthanisation est un procédé naturel de dégradation de la matière organique en milieu anaérobie par l’action de plusieurs types de microorganismes. La formation du biogaz (composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone) et du digestat (matière non fermentescible et produits de dégradation) fait intervenir une suite de réactions biologiques nécessitant une coopération entre les différentes bactéries. Pour permettre à l’activité bactérienne de se développer correctement, il faut que les paramètres du milieu de réaction soient compatibles avec les caractéristiques de toutes les bactéries entrant en jeu.
La biologie de la méthanisation
Le suivi biologique d’une unité de méthanisation est essentiel pour assurer l’adéquation entre la production de biogaz et les outils de valorisation : moteur de cogénération ou épuration en vue d’une injection de biométhane. En effet, en cas de sous-production, la rentabilité de l’unité sera proportionnellement impactée. La surproduction, quant à elle, engendrera des frais de fonctionnement supplémentaires (production de substrats, agitation, épandage…) et obligera l’exploitant à torcher une partie du biogaz produit.
1. Pour assurer la maîtrise de cette production, il faut d’abord correctement dimensionner la ration d’approvisionnement du méthaniseur.
La quantité et la qualité des intrants doivent permettre de produire le biogaz nécessaire au fonctionnement à charge maximale des outils de production (moteur de cogénération, débit de biométhane). Pour cela, il est important de connaître le potentiel méthanogène des substrats intégrés dans le méthaniseur et de calculer le potentiel de production théorique. Lorsque les informations sont disponibles dans la bibliographie, il est intéressant d’analyser les taux de matière sèche et organique des substrats, afin d’approcher le potentiel méthanogène réel. En cas d’absence de données bibliographiques, il est conseillé de réaliser une analyse de potentiel méthanogène en laboratoire.
La ration d’approvisionnement doit également permettre le maintien d’un équilibre nutritionnel dans le digesteur. En effet, la méthanisation se divise en 4 étapes biologiques qui se succèdent. Si l’une des réactions dysfonctionne, c’est l’ensemble de la digestion anaérobie qui est dégradée. Chaque population bactérienne présente des caractéristiques particulières (résistance, temps de multiplication…), et nécessitent des conditions de milieu appropriées (pH, température, quantité d’azote…).
Il faut en particulier privilégier les deux dernières étapes (acétogénèse et méthanogénèse), où les bactéries sont plus fragiles et se reproduisent plus lentement. Ces bactéries se développent à des pH plutôt basiques. C’est pourquoi le pH du milieu réactionnel doit généralement être compris entre 7.5 et 8.
Il faut être particulièrement prudent lors de l’intégration d’un nouveau substrat et anticiper les variations liées à la saisonnalité de certains intrants. Dans ces périodes de transition, il faut faire évoluer la ration graduellement, en mettant en place un suivi plus fréquent des paramètres du milieu.
2. Une fois que la ration est bien dimensionnée, il est nécessaire de mettre en place un suivi biologique, pour prévenir tout dysfonctionnement, voire optimiser le fonctionnement de l’unité.
La première chose à faire est d’enregistrer l’ensemble des flux sur l’unité :
- Quantité et qualité des intrants
- Quantité et qualité du biogaz produit
Plusieurs fournisseurs vous proposent des outils intégrés. Si vous n’en avez pas, AILE vous met à disposition un fichier Excel pour ce suivi.
Il faut ensuite définir l’ensemble des paramètres à suivre sur le digesteur (température, pH, AGV, TAC, NH4+…), et la fréquence à laquelle ils doivent être suivis. Ces paramètres peuvent être suivis et analysés sur site, et/ou au laboratoire.
Attention, la valeur absolue n’a pas grand intérêt. Ce qui dénote d’un fonctionnement optimal sur un site pourrait être signe d’un dysfonctionnement sur votre unité. Il est primordial de suivre les évolutions sur votre site de méthanisation, et surtout d’enregistrer ces informations.
L’ensemble des paramètres suivis peut même vous permettre de réaliser un bilan de fonctionnement de l’unité, et vous servir de support à l’optimisation du fonctionnement du site.
Si vous souhaitez plus d’informations sur le sujet, n’hésitez pas à nous contacter. AILE propose également différentes formations sur la biologie de la méthanisation
- Ressources disponibles
- Base de données MéthaSim
- Fichier de suivi (pour pouvoir saisir et enregistrer les données du suivi de la biologie sur l’unité de méthanisation)758,00 Ko
- Guide de suivi de la biologie sur une unité de méthanisation agricole1,53 Mo
- Fiche technique sur les problèmes de mousse dans le digesteur273,35 Ko
- Guide réalisé par S3D et l’APESA pour l’ADEME de Bourgogne à destination des exploitants d’unité de méthanisation 359,69 Ko
