La méthanisation par voie sèche agricole appliquée aux fumiers de bovins : optimisation de la recirculation des lixiviats

Avec 67 Mt de fumiers de bovins recuperes chaque annee, la France possede un gisement considerable de substrats agricoles mobilisables et valorisables par methanisation. Le procede de methanisation par voie seche, discontinu, avec recirculation de lixiviat semble etre le mieux adapte a la valorisation de ce type de substrats a forte teneur en matiere seche (>20%). A l’heure actuelle, ce procede est cependant rare sur le territoire. Afin de permettre et de perenniser le developpement de cette technologie, des verrous techniques et scientifiques doivent etre leves, notamment ceux qui portent sur la recirculation des lixiviats. L’objectif de cette these est d’optimiser le procede de methanisation par voie seche appliquee aux effluents agricoles (principalement fumiers de bovins), afin d’atteindre les conditions les plus favorables a la production d’un maximum de biogaz, de facon constante et en un minimum de temps en considerant les contraintes relatives a un tel procede. Dans un premier temps, l’objectif a ete de comprendre le role du lixiviat dans ce procede de digestion anaerobie discontinu, d’un point de vue biologique. Pour se faire quatre lixiviats ayant differentes origines ont ete utilises. Deux d’entre eux etaient biologiquement actifs (lixiviats provenant de methaniseurs) et les deux autres sterilises. Du point de vue abiotique, il a ete montre que pour favoriser la digestion anaerobie, le lixiviat devait avoir un pH adequat, presenter une concentration suffisante de nutriments et un fort pouvoir tampon. D’un point de vue biotique, deux communautes distinctes de microorganismes evoluent dans le lixiviat et dans le fumier, sans aucun transfert entre ces deux environnements, limitant ainsi le role d’inoculation souvent attribue au lixiviat. Dans un deuxieme temps, la realisation d’un plan d’experience a permis d’identifier, au laboratoire sur pilotes instrumentes, des parametres de recirculation du lixiviat qui influencent les vitesses de production de methane. Ainsi, le temps entre les recirculations, le volume recircule et le ratio lixiviat/substrat initialement introduit jouent sur la forme des cinetiques de production. En actionnant l’un ou l’autre de ces leviers, il serait potentiellement possible d’adapter la production de methane, en fonction des besoins des systemes de valorisation du biogaz en place sur ces installations. Enfin, la methode de tomographie de resistivite electrique a ete utilisee, a grande echelle, pour suivre la percolation du lixiviat a travers le massif et mettre en evidence les disparites de distribution du lixiviat dans le massif. Cette etude a montre que la geometrie du reseau de recirculation du lixiviat, consistant en un tuyau perfore parcourant la surface du massif dans le sens de la longueur, ne permettait pas un ecoulement homogene du lixiviat dans les digesteurs. Certaines zones n’ayant jamais ete humidifiees, la production de methane se trouve reduite et les rendements amoindris. Cette these s’articule autour de plusieurs analyses multi-echelles et complementaires permettant de mieux comprendre le role du lixiviat, d’ameliorer sa mise en œuvre et son utilisation pour la digestion anaerobie des fumiers de bovins.