Fractionnements isotopiques (13C/12C) engendrés par la méthanogenèse : apports pour la compréhension des processus de biodégradation lors de la digestion anaérobie : application aux procédés anaérobies de traitements des déchets non dangereux

Les procedes anaerobies de traitement de dechets apparaissent clairement pouvoir repondre a l'enjeu socio-economique actuel que represente la valorisation energetique de la fraction organique contenue dans les dechets menagers. En effet, les processus de degradation anaerobies font intervenir en cascade, differentes reactions et populations de micro-organismes permettant de transformer la matiere organique en biogaz riche en methane. Une bonne connaissance des effets des parametres operationnels sur l'orientation des metabolismes s'avere ainsi necessaire a l'emergence de solutions permettant d'optimiser ces procedes. Ceci est notamment le cas pour la derniere etape, appelee methanogenese. Dans ce contexte, l'approche isotopique reposant sur la mesure de la composition isotopique (13C/12C) du methane et du dioxyde de carbone, devrait pouvoir repondre a cet objectif en permettant l'identification des metabolismes a l'origine de la production du methane. La transposabilite a l'etude de la digestion anaerobie des dechets de cette approche isotopique deja utilisee dans les ecosystemes naturels, a tout d'abord ete verifiee experimentalement. Les effets de certains parametres operationnels connus pour avoir un impact fort sur le processus de digestion anaerobie, tels que la temperature et la concentration en azote ammoniacal, ont ensuite ete etudies. Il a ete mis en evidence qu'en condition thermophile, la methanogenese acetoclaste observee en condition mesophile, etait remplacee par une oxydation syntrophique de l'acetate lors de la digestion anaerobie des dechets menagers. Des experiences sur acetate ont montre que cet effet sur les voies metaboliques n'etait toutefois pas systematique et pourrait ne pas etre du a un effet direct d'une augmentation de la temperature, mais plutot a l'accroissement de la concentration en ammoniaque qui en resulte. D'autres experiences ont clairement etabli qu'une augmentation de la concentration en azote ammoniacal conduisait egalement a la mise en place de l'oxydation syntrophique de l'acetate. Le couplage de l'approche isotopique avec des analyses microbiologiques a revele que cette reaction d'oxydation syntrophique de l'acetate, a haute concentration en azote ammoniacal, pouvait s'etablir telle que deja decrite, par la mise en place d'une relation symbiotique bacteries/archees hydrogenotrophes strictes, mais egalement de maniere differente en impliquant des membres de la famille Methanosarcinaceae qui pourraient realiser seuls les deux etapes de la reaction (oxydation et methanogenese hydrogenotrophe). L'application de l'approche isotopique a egalement permis de mettre en evidence, lors d'une experience visant a simuler la recirculation de differents effluents au sein d'une installation de stockage de dechets bioactive, l'influence de la nature de l'effluent sur l'orientation des metabolismes methanogenes. Enfin, l'influence de la proportion de dechets verts, lors de la co-digestion biodechets / dechets verts, sur la concentration en ions ammonium liberes ainsi que sur l'orientation du metabolisme en resultant, a ete etudiee. Les potentialites d'une utilisation de l'approche isotopique sur site ont egalement ete investiguees au travers d'une campagne de mesures sur une installation de stockage de dechets non dangereux.