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Mesurer au plus près la biodégradabilité des déchets

11/07/2017

Mieux caractériser les déchets pour optimiser leur dégradation dans les procédés de méthanisation par voie sèche, c’est le but du projet C-ProRMN. Mis en œuvre au sein du dispositif Captiven et porté par l’institut Carnot Irstea, le projet1 explore les atouts des méthodes de caractérisation par RMN à bas champ.

La méthanisation est un procédé de dégradation des déchets organiques par des microorganismes qui aboutit à la production d’un biogaz source d’énergie et d’un digestat pouvant être utilisé comme fertilisant. Les procédés de méthanisation utilisant de hautes teneurs en matières sèches connaissent un développement marqué car ils permettent de traiter des résidus agricoles solides, tels que des fumiers, et certains biodéchets urbains, comme des déchets de restauration. Comprendre le comportement biochimique de ces matières au cours d’un traitement en vue de leur valorisation est essentielle pour une bonne conduite du procédé. La composition des déchets en entrée du système, la taille des particules solides qui les composent ou leur degré d’humidité conditionnent en effet l’accessibilité des microorganismes à la matière organique et l’efficacité de leur biodégradation.

« Les méthodes analytiques disponibles aujourd’hui et qui permettent de caractériser les déchets sont destructives, ce qui rend difficile l’évaluation du comportement du déchet durant le processus de dégradation. Certaines méthodes de RMN à bas champ2, couramment utilisées aujourd’hui pour déterminer la teneur en huile des graines par exemple, n’altèrent pas les échantillons. C’est pourquoi nous avons pensé à explorer les possibilités offertes par cet outil analytique », explique Corinne Rondeau, responsable du projet C-ProRMN et ingénieur de recherche de l’unité Optimisation des procédés en agriculture, agroalimentaire et environnement (OPAALE). 

Adapter la RMN à la mesure de matières complexes et hétérogènes

Quantifier et qualifier la matière organique biodégradable pose néanmoins des problèmes car les déchets concernés sont par nature complexes et hétérogènes. Les chercheurs ont réussi, grâce à une interprétation adaptée des données obtenues par la RMN à bas champ, à proposer une alternative à la chromatographie3 pour mesurer la taille des molécules issues de la dégradation. Ils ont également pu estimer des cinétiques4 d’imprégnation de digestats semi-liquides dans des déchets solides, et ainsi fournir une indication indirecte de leur digestibilité par les microorganismes. « Nous avons montré que la taille des fibres de paille d’un fumier joue un rôle majeur sur la vitesse de leur imprégnation par le digestat et que cette imprégnation est plus rapide lorsque le digestat ne contient pas de particule solide », ajoute Anne Trémier, ingénieur de recherche de l’unité OPAALE. La RMN à bas champ permet ainsi d’analyser des échantillons bruts de déchets et d’effectuer des mesures au plus près des procédés. Reste maintenant à valider et approfondir la méthode afin d’aboutir à un outil transférable aux laboratoires d’analyse et de recherche.



1 Partenaires Captiven : BRGM, Ifremer-Edrome et Irstea
2 Résonnance magnétique nucléaire (RMN) utilisant un champ magnétique de faible intensité, moins de 1 Tesla
3 Méthode physico-chimique qui permet notamment de quantifier les différents constituants d’un mélange
4 Vitesse de divers processus (chimique, thermodynamique, enzymatique, etc.)

 

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