Ce travail a pour objectif de proposer une méthode d’optimisation de la digestion anaérobie en voie liquide et en voie solide, dans le but d’améliorer l’efficacité de ce processus. L’optimisation est suivie principalement en analysant les différentes proportions des substrats et leurs impacts sur la production de méthane.
La première étape de cette étude consiste à optimiser le processus de la digestion anaérobie en voie liquide en testant diverses compositions de substrats complexes, notamment le fumier équin, les boues urbaines et la fraction organique des ordures ménagères. Pour ce faire, un plan de mélange a été utilisé, permettant de réduire le nombre d’expériences à effectuer tout en maintenant la précision des résultats, et tout en gagnant en temps et en espace. Les résultats obtenus ont permis de développer un modèle polynomial cubique capable de prédire la production de méthane en fonction des différentes compositions en co-substrats et des leurs interactions. Ce modèle inclut les coefficients des substrats individuels, les combinaisons des deux substrats, ainsi que les interactions entre les trois substrats simultanément.
La deuxième étape de l’étude examine si la co-digestion des mêmes substrats présente également un intérêt en voie solide, en se concentrant sur les conditions opératoires, et plus spécifiquement, les proportions optimales des substrats pour obtenir un rendement élevé en méthane. Le même plan d’expériences a été utilisé. En revanche, pour cette partie, un pilote a été conçu sur mesure afin de réaliser les expériences tout en minimisant l’intervention humaine, le temps expérimental et l’espace requis. Ce pilote comporte 15 réacteurs de 5 litres chacun, conçus à l’aide d’un logiciel spécifique, et fabriqués avec une imprimante 3D. Cette technologie a permis de réduire les coûts et le délais de fabrication par un facteur de 3. Les résultats expérimentaux obtenus ont été intégrés dans un modèle mathématique de prédiction de la production de méthane en fonction de la composition des substrats.
Il est important de souligner que les trois substrats utilisés présentent des caractéristiques physico-chimiques très variées et complexes à gérer, ce qui pose des défis scientifiques et techniques significatifs dans cette étude.
L’objectif finale de cette démarche est de proposer une méthodologie d’optimisation de la digestion anaérobie, en voie liquide et en voie solide, pour trois substrats complexes et différents, permettant de prédire la production de méthane et de déterminer les compositions optimales de substrats. C’est une méthodologie conceptuelle qui permettra d’étudier des substrats spécifiques dans des conditions opératoires bien définies.