1. Agence Financière de Bassin Seine Normandie
/
Centre de Recherches et d'Essais Appliqués aux Techniques de l'Eau
Mise au point d'un pilote
de digestion anaérobie :
conception et réalisation
C.R.E.A.T.E.
5-7-9, bd Louis-Seguin
92700 COLOMBES - Tél. : 780.56.12
Anciennement
Plate-forme d'Essais de Colombes

2. Catherine BUREL
D.E. A . de Technologie Enzymatique
Microbiologie et Bioconversion
1981-82
Université de Technologie de Compiègne

3. Sommaire
i
i

4. pages
INTRODUCTION 1
1 - REVUE BIBLIOGRAPHIQUE
1.1. - HISTORIQUE DE LA METHANISATION ¿f
1.2. - ASPECTS MICROBIOLOGIQUES ET BIOCHIMIQUES
DE LA FERMENTATION METHANIQUE
1.2.1. - Définition de la fermentation méthanique ou
méthanogénèse (sens large) 5
1.2.2. - Le mécanisme biologique de la fermentation
méthanique 5
- les bactéries hydrolytiques et fermentativas
- les bactéries méthanigènes
-les bactéries acétogènes
1.2.3. - Relations entre espèces bactériennes lors de la
fermentation méthanique lo
1.2.^^. - Impact du processus microbiologique de la
méthanogénèse sur la technologie de biomethanisation 10
1.2.5. - Impact du processus microbiologique de la métha­nogénèse
sur la conduite des fermenteurs 11
- influence de la lenteur de la réaction de
decarboxylation de l'acétate
- rôle de la température
- régulation du pH
- inhibition de la méthanisation par les toxiques
et les inhibiteurs
1.3. - LES DIFFERENTS PROCEDES DE BIOMETHANISATION
1.3.1. - Procédé discontinu (en batch) 14
1.3.2. - Digesteur à mélange complet (CSTR) l^t
1.3.3. - Digesteur contact l^f
1.3.^*. - Fermenteurs à bactéries fixées 15
1.3.5. - Digestion à travers un lit de boues (procédé UASB) 15
1.3.6. - Lit fluidisé 15
1.3.7. - Procédé à deux étapes 16

5. pages
l.ít. - PARAMETRES CARACTERISANT LA BIOMETHANISATION 18
ET LEUR USAGE POUR LA TECHNOLOGIE DES FERMENTEURS
1.5. - BILAN DES AVANTAGES ET DES INCONVENIENTS DE
L'ANAEROBIE 19
1.6. - LES APPLICATIONS CONNUES DE LA FERMENTATION
METHANIQUE 20
1.6.1. - Le traitement des boues de stations d'épuration 20
1.6.2. - Les déjections animales 20
1.6.3. - Le prétraitement des effluents concentrés des
industries agro-alimentaires 20
1.7. - RESULTATS DE LA METHANISATION SUR DIFFERENTES UNITES
DE TRAITEMENT D'EFFLUENTS LIQUIDES AU NIVEAU DU
LABORATOIRE, DE PILOTES SEMI-INDUSTRIELS ET DE
REALISATIONS INDUSTRIELLES 22
1.7.1. - Présentation des résultats 22
1.7.2. - Exploitation des résultats 22
1.8 - ETAT ACTUEL DE LA METHANISATION 29
1.8.1 - Les difficultés de base 29
- les difficultés internes
- les difficultés externes
1.8.2 - Les points forts et les points faibles du dévelof)-
pement de la méthanisation 30
- les points forts
- les points faibles
1.8.3. - Situation de la France 3't
2 - DEVELOPPEMENT DU PR03ET D ' U N PILOTE DE METHANISATION
POUR LA PLATE-FORME D'ESSAIS DE COLOMBES
2.1. - OBJECTIFS DE LA PLATE-FORME D'ESSAIS DE COLOMBES 35
2.2. - ORIENTATIONS DU PROJET, APRES UNE SYNTHESE BIBLIO­GRAPHIQUE
APPROFONDIE ET COMPTE TENU DES OBJECTIFS
DE LA PLATE-FORME DE COLOMBES 36

6. pages
2.2.1. - Choix du procédé de methanisation 36
- l'effluent à traiter
- les fins du digesteur
- résolutions des données et choix du procédé de
methanisation
2.2.2. - Equipement du réacteur 37
2.2.3. - Dimensionnement de l'installation pilote de
methanisation 37
2.2.^^. - Schémas de l'installation pilote 37
2.3. - PROSPECTION ET CHOIX DU MATERIEL ^2
CONCLUSION i^^
BIBLIOGRAPHIE ¿^6

7. Introduction

8. Introduction
La fermentation méthanique est une digestion anaérobie transformant
des matières organiques, en solution ou à l'état semi-solide, en un
gaz combustible riche en méthane.
Le processus biologique de la fermentation méthanique a été observé
depuis fort longtemps (par exemple, en 1776, VOLTA mit en évidence
le gaz des marais), mais ce n'est qu'en 19^0 que des études méthodi­ques
conduisent à la mise au point des premiers procédés de biométha-nisation
(stabilisation des boues excédentaires de stations d'épuration,
production de méthane à partir de Usier). Le développement de cette
technologie resta malheureusement à l'état embryonnaire, et ceci jusqu'
au début des années 70.
On peut reconnaître plusieurs fins au procédé de biométhanisation
(cf. figure 1) ; la mise en oeuvre de chacune d'entre elles est dictée
par le contexte économique, politique et sociologique de son utilisation.
LIQUIDE
RESIDU SEMI-LIQUIDC
SOLIDE
/
RECOLTE ENERGETIQUE
PROCEDE DE
BIOMETHANISATION
PRODUCTION
BIOGAZ =
^ ^ D'ENERGIE
LIQUIDE TRAITEMENT
*• = DE
EPURE
RESIDU
STABILISATION OE BOUE
CONDITIONNEMENT OE SOL
SOLIDE = OU
FERTILISANT
ALIMENTATION ANIMALE
Fig. 1 — Multiples fins du procédé de biométhanisation t
Ainsi, dans les pays développés, le regain d'intérêt en faveur de la
méthanisation s'est manifesté à la suite de la crise de l'énergie (1973)
et du fait de l'établissement d'une législation anti-pollution.
La démarche de la Chine, quant au développement des procédés anaéro-bies,
est plus originale et surtout plus noble que celle des pays industria­lisés
(2). La raison en est l'expérience de ce peuple, encore très agricole,
en matière de déchets, expérience unique sous deux aspects :
- d'une part, les Chinois pratiquent depuis plusieurs siècles,
la récupération systématique des matières organiques fer-mentescibles
en agriculture,
- d'autre part, ils considèrent qu'il n'y a pas de déchets, mais
des objets usés que l'on doit réparer ou dont on doit récu­pérer
la matière.

9. Cette conception très cohérente et exemplaire de la gestion des déchets
est vieille de plusieurs siècles ; elle est liée à l'histoire du peuple chinois et
à sa philosophie. Ainsi, une nuisance est transformée en une valorisation et
surtout, l'utilisation des digesteurs en zone rurale a pu très rapidement faire
partie intégrante des moeurs.
Il faut reconnaître que, dans notre civilisation, cet aspect sacré des choses
s'est éteint lentement à partir du milieu du XIXe siècle avec la naissance du
monde industriel qui a engendré la société de consommation. Notre dégoût
d'homme civilisé, face aux déchets, a pu être un frein d'ordre psychologique
à la mise en place d'installations de méthanisation après la deuxième guerre
mondiale.
L'intérêt porté aujourd'hui en France aux procédés de biométhanisation n'a
dont pas été spontané mais s'insère dans un contexte global de récupération
d'énergie et de traitement des déchets. Notre société de consommation et
de concentration urbaine s'est vue, un jour, dans l'obligation de résoudre ses
problèmes de pollution. Pour les déchets liquides, le plus souvent, on a effec­tué
un traitement biologique avec des micro-organismes aérobies. Ce mode
d'épuration a été appliqué avec succès aux eaux residuaires domestiques ainsi
qu'aux rejets de bon nombre d'industries chimiques papetieres et agro-alimen­taires.
Cependant, certaines difficultés sont apparues dans l'utilisation de
l'épuration aérobie au fur et à mesure que l'on est passé du traitement des
effluents faciles à épurer à d'autres plus difficiles et en particulier, à ceux
qui présentent une forte concentration de matières organiques polluantes.
Enfin, le coût énergétique de l'épuration aérobie de ces effluents s'avère
considérable. Ces obstacles au traitement aérobie ont conféré un attrait
au procédé de méthanisation qui semble être une solution séduisante dans
des cas spécifiques de pollution (rejets très concentrés des industries agro­alimentaires...)
; en outre, la mise en oeuvre de la fermentation méthanique
permet d'effectuer le couplage entre l'épuration et la valorisation énergé­tique
des eaux residuaires.
Telles sont les motivations qui, dans certains pays, ont catalysé le dévelop­pement
du procédé industriel de méthanisation et la recherche de la connais
sanee du processus anaérobie.
En France, dans le cadre des orientations actuelles de la recherche (l'un des
thèmes en vogue est la valorisation énergétique par la biomasse), l'Agence
Financière de Bassin "Seine-Normandie" a mis sur pied en 1981, un program­me
de développement des procédés anaérobies. Ses partenaires , qu'elle aide
financièrement, sont les Centres de Recherche D E G R E M O N T et O.T.V.;
et elle se charge d'animer et de coordonner le programme. De par ces rôles,
l'Agence de Bassin se devait de posséder des connaissances solides et prati­ques
sur la fermentation méthanique et sa mise en oeuvre. Elle a donc envi­sagé,
en juin 81, de doter la Plate-Forme d'Essais de Colombes d'un pilote
semi-industriel de méthanisation. Cet engagement s'ajoute aux actions
menées en France et à l'étranger, pour Comprendre et appliquer la digestion
anaérobie.

10. Le but de mon stage était la conception et la réalisation de ce pilote.
Les phases de l'étude ont été les suivantes :
- synthèse bibliographique - Septembre-Octobre 81 -
- développement du projet d'équiper la Plate -forme d'essais de
Colombes d'un digesteur anaerobie - Novembre 81 - Juin 82 -
(choix du procédé, dimensionnement de l'installation, choix de
l'équipement du pilote et en particulier du matériel de mesure et
d'enregistrement, estimation du coût du projet, lancement des
commandes, suivi de la réalisation du pilote et de la mise en
place de l'ensemble de l'installation de traitement anaerobie).
Chacune de'^s phases de l'étude fait l'objet d'un paragraphe de ce rapport.

11. 1. Revue bibliographique

12. 1.1. - HISTORIQUE DE LA METHANISATION
La découverte de la méthanisation remonte à 1776 lorsque VOLTA
mit en évidence le méthane appelé alors "gaz des marais".
Un peu plus tard, au milieu du 19ème siècle, la présence de méthane
près des tas de fumier sera mise en évidence, mais ce n'est que vers
la fin de ce même siècle que l'origine de ce gaz sera attribuée à
l'activité microbienne.
La première installation produisant du méthane date de 1895 et se
situe à Exeter en Grande-Bretagne ; le gaz servait alors à l'éclaira­ge
des rues de la ville.
Les développements modernes de la méthanisation sont issus des tra­vaux
d'Imhoff sur les boues urbaines (19't0-19'tl) et des travaux de
Ducellier sur les rejets d'élevage.
En Allemagne, l'utilisation du méthane provenant de la digestion des
boues de stations d'épuration date de 1921. De 1921 à 1931, la récupé­ration
du gaz a été pratiquée sur 48 stations d'épuration représen­tant
une capacité totale de ^^,6 millions d'équivalents habitant. En
1938, la production totale de gaz sur 53 stations urbaines était d'en­viron
18 millions de m 3 .
Par ailleurs, les travaux de Ducellier sur les rejets d'élevage sont
toujours utilisés aujourd'hui.
La méthanisation n'est donc pas une technique nouvelle ; mais les
applications réalisées jusqu'en 1950 ont été longtemps délaissées
jusqu'à ce que l'augmentation du coût des énergies fossiles leur fasse
bénéficier d'un regain d'intérêt au prix, il est vrai, de difficultés
de mise en oeuvre non encore résolues.

13. 1.2. - ASPECTS MICROBIOLOGIQUES ET BIOCHIMIQUES DE LA
FERMENTATION METHANIQUE
1.2.1. - DEFINITION DE LA FERMENTATION METHANIQUE O U
METHANOGENESE (SENS LARGE) (1)
Par convention, on définit la méthanogénèse sensu lato par le
phénomène de la méthanisation dans son ensemble et la métha­nogénèse
sensu stricto par l'activité des bactéries métha-nigenes.
Dans tout processus microbiologique, à côté du phénomène que
désire maîtriser l'homme, par exemple, épurer de l'eau,
coexiste le phénomène bien connu des boues biologiques excé­dentaires.
Le processus de croissance microbienne est un
processus endergonique, c'est-à-dire qu'il consomme de l'éner­gie.
Pour obtenir cette énergie, les micro-organismes effec­tuent
des réactions biochimiques d'oxydation. On ne peut
toutefois effectuer des réactions biochimiques d'oxydation
sans effectuer simultanément des réactions biochimiques de
réduction. En présence d'air, ces réactions biochimiques de
réduction aboutissent à faire réagir des équivalents réduc­teurs
avec l'Oy de l'air avec pour résultat la production d'eau.
En absence d'air, se pose aux micro-organismes le problème
crucial de se débarrasser de ces équivalents réducteurs.
La méthanogénèse est le processus microbiologique au cours
duquel des réactions d'oxydation des composés organiques
qui engendrent l'énergie libre requise par les micro-organis­mes
sont couplées à des réactions de réduction aboutissant
ultimement au méthane. Ce processus microbiologique a donné
naissance à un procédé, la digestion (ou fermentation) métha-nique
ou biométhanisation. D'un point de vue scientifique,
le terme digestion est préférable au terme fermentation
(3). En effet, la digestion se définit par la consommation et
l'assimilation de nourriture par tous les organismes vivants
et par conséquent la réduction de gros polymères en petites
unités. En fermentation, les substrats sont de petites molé­cules,
le problème d'assimilation ne se pose pas.
1.2.2. - LE MECANISME BIOLOGIQUE DE LA FERMENTATION
METHANIQUE (1) (^f) (5)
La dégradation en méthane des matières organiques, parfois
hautement structurées, souvent insolubles, comprend trois
phases biochimiques successives (cf. figure 2, page 8) réali­sées
par trois populations bactériennes bien distinctes (bacté­ries
hydrolytiques et fermentatives, bactéries méthanigènes,
bactéries acétogènes).
Ces trois communautés doivent constituer une biocénose bien
équilibrée pour que l'essentiel des équivalents réducteurs pro­duits
comme déchets au cours de l'anabolisme bactérien
se retrouve finalement dans le méthane.

14. Ainsi, dans un fermenteur de méthanisation, il existe un
ensemble de réactions syntrophiques qui assurent la stabi­lité
dans le temps du processus global, même en présence
d'une contamination microbienne du substrat introduit, à con­dition
cependant que les variations du milieu ne soient pas
trop tranchées.
La nature de la microflore et des associations est toutefois
influencée pas les conditions de la fermentation : composition
du substrat ,ensemencement initial du fermenteur, mode d'ali­mentation
(discontinu ou continu), température.
Les bactéries hydrolytiqueset fermentaires
Cette première communauté de bactéries réalise la solu-bilisation
de matières organiques complexes (cellulose, pro­téines
etc..) et la transformation de leurs monomères en
un mélange d'acides et de composés neutres (éthanol). Ainsi
les équivalents réducteurs déchets de l'anabolisme anaérobie
de cette communauté sont accumulés dans des molécules
réduites très simples dont les plus répandues sont les acides
gras volatils de deux à cinq atomes de carbone. Ces homo­logues
supérieurs de l'acide acétique ne sont pas des éléments
indispensables à la méthanogénèse (sensu lato). En fait, les
deux intermédiaires nécessaires et suffisants pour l'évolu­tion
du processus sont l'acétate et le dihydrogène.
A noter que pour les rejets d'industries agro-alimentaires,
en général riches en mono et diholosides, l'acide lactique est
un intermédiaire intéressant dans la production des acides
gras volatils, (^t)
La population hydrolytique et fermentative se caractérise
par une grande variété taxonomique et un taux de croissance
élevé. Elle peut donc s'adapter rapidement à une augmenta­tion
brutale de la charge organique des digesteurs.
Il ne faut pas oublier que l'étape de "liquéfaction hydro­lytique"
peut être un des verrous cinétiques du processus de
méthanogénèse (sensu lato), en particulier dans le cas de
substrats difficilement hydrolysables.
L_es bactéries méthani^ènes (sensustr^cto)
La communauté méthanigène comprend deux séries d'espè­ces
bactériennes :
- La première a comme substrat exclusif le dihydrogène et
le bicarbonate. La réduction du dernier par le premier
libère l'énergie nécessaire aux bactéries méthanigènes.

15. Ce faisant, les équivalents réducteurs sont accumulés
dans le méthane. La formation du méthane de réduction
représente 30% du méthane produit à partir des matières
organiques. La réaction est rapide :
C O ^ + ^ H . — CH, + 2 H - ^ A G 3 - 31,2 kcal/mole
2 2 ¿1 2 0 o '
La seconde, a pour substrat principal, mais non exclusif,
l'acétate. La réaction de dismutation de ce dernier doit
procurer l'énergie nécessaire aux méthanigènes. Ce faisant,
les équivalents réducteurs se retrouvent aussi dans le
méthane. La réaction est la suivante :
C H ^ C O O H — C H ^ + CO2 AG^ = - 6,7 kcal/mole
Cette réaction est beaucoup plus lente et beaucoup plus
défavorable, sur le plan thermodynamique, que la précé­dente.
70% du méthane produit est issu de l'acétate et la
lenteur de cette réaction explique les difficultés rencontrées
pour obtenir un processus fermentaire stable à partir de
substrats facilement acidifiables.
Les bactéries méthanigènes isolées jusqu'ici appartien­nent
toutes à la classe des archébactéries. Ce sont les
êtres vivants les plus anciens de la terre et toujours en vie.
Plus ancienne branche latérale du tronc évolutif, ces arché­bactéries
et notamment les bactéries méthanigènes se
distinguent des autres procaryotes par la composition de
leur paroi cellulaire, de leurs lipides ou de leurs ribosomes,
par la structure chimique d'au moins un coenzyme oxydo-réducteur,
le coenzyme F^->^, qui apparaît être une déa-zaflavine,
apparentée au F.A.D.
La méthanogénèse (sensu lato) est possible à partir du
métabolisme des seules communautés fermentatives et
méthanigènes. Il peut exister des communautés fermenta­tives
qui ne rejettent que l'acétate et le dihydrogene comme
déchets réduits de leur anabolisme, à la condition que la com­munauté
méthanigène prélève le dihydrogene au fur et à
mesure de sa production. Mais, que ceci ne soit pas le cas,
et se développe alors, au prix d'un exercice thermody­namique
difficile, une communauté réductrice obligée de
protons, parfois appelée acétogène (cf. figure 3, page 9).

16. .8
Les bactéries acétogènes
Le rôle des bactéries acétogènes (encore appelées bactéries
acétojgènes productrices obligées d'hydrogène au réductrices
obligees de protons) est de transformer les divers composés
de la phase fermentaire (acides gras volatils, éthanol, acides
organiques) en précurseurs directs du méthane (acide acétique
COy/^y^' ^ ^ ^ bactéries sont restées longtemps inconnues,
car il est impossible de les isoler par les méthodes classi­ques
de la microbiologie des anaérobies. En effet, elles
réalisent des transformations qui sont thermodynamiquement
défavorables dans les conditions standards. Le développement
de ces bactéries ne semble possible qu'aux très faibles pressions
partielles d'hydrogène (cf. figure 3, page 9 ) ; cette commu­nauté
ne peut donc subsister qu'en présence d'une communau­té
syntrophe, par exemple méthanigène, qui prélève le dihy-drogène
au fur et à mesure de sa production.
MATIERES ORGANIQUES
I.
Bact«ri«s hydrelytjquss
•t farmantaf ivai
Hydrolyse •( (trmentation
ALCOOLS, A.C.V.,
ACIDES ORGANIQUES
Bactéries acétogénsi
productrices obligees
d'hydrogène
Bactéries methanogénes
Acétogènes«
CHjCOOH
VL. De^c^r^b^xyiation
de l'acétaté
CH4 + COj
' # 3 0 - / . )
HC03»=î H2C03 "2° * '=°2 S 2 G
Le bicarbonate en solution,HCO,, est en équilibre avec l'acide carbonique ,
H2 CO3, lequel est en équilibre avec l'anhydride carbonique dissous, CO2 g
lui-même en équilibre avec l'anhydride carbonique gazeux, CO2 G- '
De ce fait, une partie du bicarbonate produit par la reaction biologique
apparaît dans le biogaz sous forme de CO2. La teneur relative du biogaz en
CO2 dépend de la matière première, le substrat méthanigène, des voies
métaboliques de son catabolisme exergonique par les bactéries, du pu et
de l'intensité du pouvoir tampon de la liqueur mixte de digestion méthanique.
Figure 2 : Schéma du processus biochimique de la fermentation méthanique
(4)

17. .2 _
1 -4
z
a
? -6
_8 -
1 1
BUTYRATE
•" ^V
PROPIONATE ^ ^
y"
1 1
. 1
ETHANOL
J
1
1 1
/ ^ H ,
1 1
-
_
-
-
80 40 0 -40 -80
A C à pH 7,0 • 25''C ( kj )
-120
CH-CHOHCOO + 2 H .O . CH-COO * 2 H^ + HCO^ + H AG; 4,2 KJ
CH-CHjOH + H.O i=
OT-CH2CH2COO + 2 H.O .
CHjCHjCOO + 3 HjO •»=
=»CH2C00 + 2 H2 + H
^ 2 CH.COO" + 2 H, + H*
-»CH^COO" + HCOj" + 3 Hj + H*
AGi = + 9,6 KJ
AG; = + 48,1 KJ
AGi = + 76,1 KJ
Rappels thermodynamiques :
La matière vivante respecte les lois de la thermodynamique
et en particulier le 2ëme principe, selon lequel dans un
système fermé l'entropie augmente toujours.
Un transfert d'énergie ne se déroulera spontanément que s'il
a lieu d'un niveau élevé vers un niveau bas : les réactions
spontanées sont exergoniques ( l'énergie A G libérée par
la réaction est par convention considérée comme négative ).
Les réactions d'acétogenèse sont thermodynamiquement défavorables
dans les conditions standards ( cf. valeurs des AG ).
Cependant, elles se réalisent d'autant plus facilement
(AG d'autant plus négatif ) que la pression en dihydrogène
dans le milieu est faible.
Pour être possibles, les réactions d'acétogenèse doivent se
dérouler dans un milieu où l'on prélève le dihydrogène au
fur et à mesure de sa production.
Figure 3 : variations d'énergie libre dans les réactions d'acétogenèse
et influence de la pression partielle d'hydrogène. (6)

18. .10
1.2.3. - RELATIONS ENTRE ESPECES BACTERIENNES LORS DE LA
FERMENTATION METHANIQUE
Les relations les plus importantes entre les trois communautés
bactériennes portent sur le devenir de l'hydrogène. Les
bactéries utilisatrices d'hydrogène sont fondamentales pour
assurer l'équilibre du procédé.
Nous savons que le maintien par les bactéries méthanigènes
d'une très faible pression partielle d'hydrogène est indispen­sable
pour permettre l'activité de la population acétogène.
De plus, l'activité des bactéries utilisatrices d'hydrogène orien­terait
le métabolisme des bactéries hydrolytiques et fermen-tatives.
L'éauilibre biocénotique des trois communautés microbiennes
anaerobies de la méthanogénèse est indispensable pour un bon
fonctionnement du processus de méthanisation. Malheureuse­ment,
cet équilibre est instable et soumis aux variations du
milieu. De la facilité d'adaptation des populations à ces varia­tions
dépend le rétablissement ou l'arrêt de la fermentation.
Des exemples de déséquilibre seront exposés au paragraphe
1.2.5.
1.2.if.- IMPACT D U PROCESSUS MICROBIOLOGIQUE DE LA M E T H A ­NOGENESE
SUR LA TECHNOLOGIE DE BIOMETHANISATION (1)
Les connaissances fondamentales sur le processus microbiolo­gique
de la méthanisation régissent maintenant les facteurs
de décision dans le choix d'un système de méthanisation.
- Le choix entre les systèmes de digestion discontinus (milieu
non renouvelé) et les systèmes continus est déterminé à partir
d'une règle fondamentale de l'écologie. Une communauté
d'organismes, de micro-organismes sera stable dans des condi­tions
septiques, c'est-à-dire résistera aux "infections" micro­biennes
venues du dehors, à la condition que l'écosystème
tout entier soit stable, c'est-à-dire aussi ses composants phy­siques
et chimiques. Cette règle est nettement en faveur
d'un système continu maintenu en état stationnaire.
- Une des limitations de la méthanisation est la lenteur de
croissance de la biomasse méthanigène et en conséquence une
faible vitesse de production de biogaz. La raison en est que
l'H-, substrat énergétique essentiel des bactéries méthani­gènes,
ne peut s'accumuler dans le milieu de digestion pour
des raisons thermodynamiques (cf. figure 3, page 9 ). Une
concentration nécessairement faible du substrat entraîne obli­gatoirement
une faible croissance de la biomasse méthani­gène.

19. .11
Par conséquent, quand ce sera possible, on s'orientera vers
des procédés permettant de maintenir dans le fermenteur une
biomasse active très concentrée (recyclage à partir de décan-teurs
, fermenteurs à lit de boues, fermenteurs à biomasse
fixée ...).
1.2.5.- IMPACT DU PROCESSUS MICROBIOLOGIQUE DE LA METHA-NOGENESE
SUR LA CONDUITE DES FERMENTEURS
Certaines règles de conduite et d'optimisation de la digestion
méthanique découlent d'impératifs microbiologiques et
biochimiques de la méthanisation.
Influence de la ien^teufde la réaction _de_d_écarbqxyjat_ion_
de râce'tatë'D')
La decarboxylation de l'acétate est la réaction la plus lente
du processus biochimique de méthanisation. Cet état de fait
a des conséquences importantes sur le déroulement du processus.
En effet, en cas de surcharge du digesteur, les bactéries res­ponsables
de l'acidification , ayant une vitesse de crois­sance
élevée, vont s'adapter très rapidement en produisant un
essai d'acides gras volatils. Par contre, les bactéries respon­sables
de la decarboxylation de l'acétate se développant très
lentement, on assiste à une accumulation régulière d'acide
acétique, premier symptôme de la surcharge du digesteur.
Assez souvent, on observe simultanément l'apparition de
propionate résiduel. En effet, il est à peu près bien établi
que la dégradation optimale du propionate nécessite à la fois
une pression partielle d'hydrogène très basse et l'absence
d'acétate résiduel. Dans une étape ultérieure de la dégrada­tion
du procédé, on observe l'apparition d'acides gras a plus
longue chaîne (butyrate, valerate, caproate). Cela met en
évidence un ralentissement de l'acétogénèse et des perturba­tions
profondes dans le déroulement du processus fermentaire.
Cette inhibition, plus ou moins prononcée, est le plus souvent
due à une baisse du pH ou à la présence de toxique et, dans
ce cas, la restauration du fermenteur est longue et diffi­cile.
Il est donc essentiel, pour éviter un déséquilibre de la fer­mentation,
de déterminer la charge organique maximale admis­sible
par le digesteur, c'est-à-dire compatible avec une
dégradation complète des acides (c'est un des buts des essais
pilotes). Et, pendant la période de fonctionnement du fermen­teur,
il est recommandé de contrôler le taux d'acides gras
volatils (AGV) et principalement le taux d'acide acétique.

20. .12
Rôle de la tenngérature
L'équilibre biocénotique des trois communautés microbiennes
anaerobies de la méthanogénèse sensu lato ne s'observe jusqu'
ici que dans deux plages de température : l'une aux environs
de 35°C (méthanoçénese mésophile), l'autre aux environs de
60°C (méthanogénèse thermophile). La température semble
affecter en premier lieu la vitesse de croissance des espèces
bactériennes constituant la communauté réductrice obligée
de protons et peut être celle des espèces bactériennes
méthanigènes qui utilisent l'acétate comme substrat principal,
si pas exclusif, puis le taux spécifique de croissance des
espèces bactériennes méthanigènes qui utilisent la réduction
du bicarbonate par le dihydrogène comme source d'énergie
vitale et enfin la liquéfaction hydrolytique , première attaque
enzymatique de la matière organique de départ, lorsque celle-ci
a lieu.
Donc, conduire une fermentation à température ambiante,
semble affecter la croissance de la biomasse et les rendements.
En général, pour des raisons de coût énergétique, les expérien­ces
de méthanisation se font à des températures voisines
de 35°C.
Régulationdu p_H
Le bicarbonate produit par les communautés microbiennes
se trouve en équilibre avec les cations métalliques libérés par
la consommation métabolique des anions organiques, présents
au départ, et avec les ions ammonium formés dans le respect
de l'électroneutralité. Ce faisant, le pH du système est sta­bilisé
à une valeur déterminée qui devra se situer approxima­tivement
entre 7 et 8, si l'on veut accumuler les équivalents
réducteurs dans le seul méthane final. Ce faisant aussi, par le
jeu de l'équilibre prescrit à ce pH de l'anhydride carbonique
avec le bicarbonate, une partie du bicarbonate produit par le
métabolisme bactérien se retrouve comme anhydride carbonique
dans le biogaz (cf. figure 2, page 8 ).
Le maintien du pH est lié à la teneur en acides volatils et à
l'alcalinité du milieu surtout due aux bicarbonates qui,
avec les ions ammonium, sont responsables du pouvoir tampon
du digesteur. (En pratique, cette réserve alcaline se déter­mine
par le T . A . C . : taux d'alcalinité complet). Toute varia­tion
d'un de ces paramètres (pH, AGV, TAC) entraîne un
déséquilibre du système.

21. .13
Ainsi, l'accumulation d'acides gras se traduit, à pH constant,
et du fait du pouvoir tampon du digesteur par une diminu­tion
progressive des bicarbonates dissous et une libération
de gaz carbonique.
Parallèlement, on a une baisse de la poduction de méthane
due à l'inhibition des bactéries méthanigènes par les acides
gras. Cependant, cette baisse de la production de méthane
est compensée par le déplacement des bicarbonates. Ainsi, le
volume de gaz produit reste constant mais sa composition se
modifie rapidement.
Le contrôle du pH, du T A C , de la teneur en méthane du gaz
de digestion, est indispensable pour éviter l'inhibition totale
de la methanisation. (7)
Inhibition delà methanisation par le_s__t_oxigue_s et les i[!hit)_iteu_rs_
Les substrats de methanisation ne doivent pas dépasser des
valeurs seuil en certains composés (NH^, S, métaux lourds,
composés organiques spécifiques) à caractère toxique.
Ainsi, par exemple, si la matière première contient des sulfates
et que ceux-ci se retrouvent dans la liqueur de digestion,
les bactéries sulfato-réductrices vont tendre à supplanter
les bactéries méthanigènes et le digesteur produira de l'H- S
au lieu de méthane. L'effet inhibiteur des sulfates sur la
productivité en méthane est bien connu, (cf. figure 2, page 8 ).

22. . l ¿f
1.3. - LES DIFFERENTS PROCEDES DE BIOMETHANISATION (1) (7) (8) (9)
Les figures 't et 5 (page 17) résument le principe des types de digesteurs ou
de systèmes de digestion anaerobie qui sont utilisés pour la biomethanisa-tion
de matières organiques.
1.3.1. - PROCEDE DISCONTINU (EN BATCH)
L'alimentation est intermittente et le contenu du digesteur
n'est ni chauffé, ni mélangé.
Ce système trouve son application pour la fermentation de
déchets solides (ex : fumiers). Le temps de séjour paraît se
situer aux environs de kO a ^5 jours.
1.3.2. - DIGESTEUR A M E L A N G E COMPLET (C.S.T.R.)
C'est un réacteur alimenté en continu, brassé, dont le contenu
est homogène. Cette technologie classique est utilisée pour
des résidus semi-solides comme les boues agricoles. Son intérêt
est de pouvoir traiter des efjfluents très concentrés
(DCO > 60.000 mg O2 x 1 - ), riches en matièrs en suspension.
1.3.3. - DIGESTEUR CONTACT
Ce digesteur se différencie du cas précédent par l'adjonction
d'un decanteur permettant de séparer l'effluent traité des
boues qui sont recyclées vers le digesteur. De plus, en amont
du decanteur, il peut parfois être incorporé un dégazage in­duisant
une décantation meilleure des boues.
Ce procédé permet, par rapport au procédé à mélange complet,
d'augmenter la concentration en bactéries actives dans le fer-menteur.
La durée du traitement peut être 2 à ^f fois plus
courte, selon les performances du decanteur.
L'application de ce traitement convient à des eaux rési-duaires
de concentration moyenne (DCO comprise entre
15 000 et 60 000 mg 0_ x 1 - ), et pouvant contenir des
matières en suspension.
Les procédés qui vont suivre ont été développés pour le trai­tement
.d'eaux résiduaires peu concentrées (DCO < 10 000 m g
O2 X 1- ) et dépourvues de matières en suspension. Le principe
est de retenir dans le réacteur le maximum de biomasse
active, en vue d'augmenter les charges volumiques à traiter.
On a pu ainsi obtenir des performances d'épuration et des
productions de méthane intéressantes, avec des temps de
passage de l'eau résiduaire dans le fermenteur compris entre
6 et 2^ h. Cela impose de pouvoir maintenir à l'intérieur du
système des concentrations très importantes en bactéries
(jusqu'à 100 g/1), performance inaccessible avec les décanteurs.

23. .15
Ces procédés sont encore peu répandus industriellement à
cause de l'intérêt récent suscité par la fermentation méthani-que
en tant que moyen d'épuration des effluents peu concentrés.
Ils font cependant l'objet de très nombreuses actions de
recherches et de développement car ils constituent, dans le
cadre de la méthanisation, les procédés d'épuration d'avenir.
Et notons que les fermenteurs a lit de boues sont utilisés
de façon très satisfaisante pour le traitement des eaux rési-duaires
en sucrerie et en industrie de la pomme de terre.
1.3.'*. - FERMENTEURS A BACTERIES FIXEES
Les bactéries sont fixées sur un support, ce qui permet de con­centrer
la biomasse.
Dans les systèmes utilisés, on distingue le filtre anaérobie et
le réacteur tubulaire à film fixé. Le filtre anaérobie ascen­sionnel
est bien adapté aux effluents dilués et peu chargés
en matières en suspension (11). L'utilisation du système à
film fixé et l'alimentation du filtre par le haut permettent
de résoudre les problèmes de colmatage et de repartition de
l'effluent d'alimentation, habituellement rencontrés avec les
filtres (12).
1.3.5. - DIGESTION A TRAVERS UN LIT DE BOUES (PROCEDE U.A.S.B.)
Pour LETTINGA et V A N VELSEM (13), le support inerte néces­saire
au lit bactérien est inutile. Il est en effet possible
d'obtenir des flocons de bactéries méthanigènes , présentant
de bons indices de boue et de bonnes vitesses de sédimentation.
Ceux-ci permettent l'emploi de digesteurs tubulaires à flux
ascensionnel, dont la partie supérieure est particulièrement
conçue pour la clarification.
Ce procédé est adapté aux traitements des effluents dilués
et peu chargés en matières en suspension. Il permet de travail­ler
avec des charges volumiques atteignant 25 kg de matières
volatiles par m et par jour, pour des temps moyens de séjour
hydraulique de l'ordre de 6 heures. Il a été appliqué de façon
très satisfaisante à l'échelle industrielle aux effluents de su­crerie
et de transformation de la pomme de terre. Cependant
il n'est peut-être pas généralisable à tous les types d'effluents
dans la mesure où les performances d'épuration paraissent liées
à la formation d'une qualité particulière d'agglomérats bac­tériens
(dits boues granuleuses ou "pellets").
1.3.6. - LIT FLUIDISE
Dans les lits fluidisés, les micro-organismes sont accrochés
à un support et l'ensemble est maintenu en suspension dans le
milieu par un passage rapide de l'eau. Ce support peut être
des particules fines (sable), des micro-particules lourdes comme
du verre, du carbone ou des oxydes métalliques.

24. .16
JEWELL à.ITACA (l'^) a atteint des charges volumiques de 20kg
X m X j avec un tel réacteur. La concentration de la bio­masse
peut atteindre 100g x 1 dans le lit. Ce procédé per­met
de traiter des eaux urbaines à température ambiante avec
des temps de séjour de 15 à 30 minutes.
En maintenant les particules en expansion, on évite la création
de chenaux et le volume mort est faible. Mais, les eaux doi­vent
être peu chargées en matières en suspension ; d'autre
part, le lit fluidisé est un procédé assez complexe dans sa
mise en oeuvre.
1.3.7. - PROCEDE A D E U X ETAPES
Dans les procédés précédents, les différentes populations
de bactéries de la fermentation méthanique sont placées dans
les mêmes conditions ; leur exigences pour une croissance op­timale
étant différentes, elles ne peuvent atteindre simultané­ment
leur potentiel métabolique. On a donc imaginé un sys­tème
à deux étapes où les deux phases biochimiques (acido-génèse,
méthanogénèse) ont lieu dans deux digesteurs diffé­rents,
en série, alimentés en continu, avec la possibilité de
recycler les boues dans chacun des deux digesteurs. (7) (9)
Ce procédé, qui a été présenté comme un progrès majeur il y a
quelques années, est actuellement remis en question par les
spécialistes de l'écologie microbienne des digesteurs (10), et
du fait de la découverte récente que le dihydrogène est le
lien nécessaire entre l'acidogénèse et la méthanogénèse.
Cependant, il reste attrayant de pouvoir utiliser la premiè­re
étape comme prétraitement ou stockage contrôle du
substrat, en vue d'améliorer l'étape de liquéfaction. Il faut
en effet se souvenir que la liquéfaction des résidus solides et
semi-solides et leur solubilisation en molécules organiques est
souvent une étape limitante du procédé de biométhanisation. (1)
Le choix d'un système de méthanisation sera donc fonction
de la nature de l'effluent à traiter, des possibilités d'inves­tissement
dans des procédés plus ou moins complexes et onéreux,
de l'utilisation du digesteur en laboratoire ou à l'échelle indus­trielle.
De plus, le dimensionnement des installations indus­trielles
pose encore des problèmes d'échelle. Si l'on connaît
bien les charges volumiques applicables à des pilotes de quelques
litres à quelques mètres cubes, on ne possède que très peu
d'expérience sur les charges applicables aux unités indus­trielles.

25. .._...^ L:_.^. .17
ConirentionAl High rale digest«
+ Effi^enf-
Sluaoc
Influeni
Influent
Recit-culation
UASB - process Fluidized bed process
Piqûre 4 ; Systèmes äf^ digebtior anaorobic ÍM
RESIDUS LIQUIDAS
(<iog X r^)
BOUES
RESIDUS
SEHI-SOLIOES
(10-200g X r^)
RESIDUS SOLIDES
(> 200 g X l-lf
PRESENT FUTUR
LIT DE
BOUE ANAEROBIE
ASCENTIONNEL
yyyy RECYCLAGE
DES BOUES
X 1 UN ETAGE
X 2 DEUX ETAGES
DIGESTEUR INFINIMENT MELANGE
LIT FLUIDISE
ASCENTIONNEL
TEMPS MOYEN DE SEJOUR
saiDES : ELEVE
HYDRAULIQUE : FAIBLE
DIGESTEUR CONTINU
DIGESTEUK EN MILIEU
NOM RENOUVELE Figure h : Principe des types majeurs de
systèmes de digestion anaerobia
méthanique ( 1 )

26. .18
1.4. - PARAMETRES CARACTERISANT LA BIOMETHANISATION ET LEUR
USAGE POUR LA TECHNOLOGIE DES FERMENTEURS
Il apparaît indispensable de connaître d'une part, des paramètres
capables de rendre compte fidèlement du fonctionnement d'un diges-teur
et, d'autre part, des paramètres sur lesquels il faut agir pour
contrôler la digestion. Certains aspects de ce problème ont déjà
été abordés précédemment (cf. 1.2.5.) mais la question demandait à
être plus approfondie.
Les conditions de fonctionnement d'un traitement anaérobie étant
liées à la nature du substrat, il est nécessaire, avant le démarrage
de toute fermentation, de connaître assez précisément les caracté­ristiques
de l'affluent (pH, DCO, MS, MES, TAC, AGV, N , P, métaux).
Un des premiers points à préciser, lors des essais pilotes, est la
détermination de la charge organique maximale admissible par le
digesteur et exprimée en (kg D C O x kg MVS ds réacteur x j ).
Avec le pH et la température de la liqueur de digestion, les para­mètres
nécessaires et suffisants pour caractériser un état particu­lier
de manière univoque sont les suivants :
- la concentration des. charges af f luentes et ef f luentes soit en solides
volatils (g MVS xi ), soit en demande chimique on oxygène
(mg 0-, X 1 ) ou de préférence les deux.
- le temps moyen de résidence hydraulique (j).
-3 -1
- l'efficacité volumique (1 gaz x m digesteur x j ) soit, en litres,
la production journalière de gaz par litre de réacteur.
- le pourcentage de méthane dans le gaz produit.
Il est inutile d'indiquer la chargevolumique (kg D C O x m digesteur
X j ), le rendement (1/-L.¿, X kg DCO introduite), la conversion
(kg DCO transformée x i<g - 1 D C O introduite), soitlje pourcentage
d'épuration sur la D C O , et l'efficacité (l(-ij¿, x kg DCO transformée)
bien que ces derniers paramètres puissent se calculer à partir des
paramètres nécessaires et suffisants.
Pour savoir si la fermentation anaérobie se fait correctement, il est
nécessaire de contrôler les paramètres suivants :
- le pH
- le TAC (qui traduit le pouvoir tampon du digesteur) et plus préci­sément
l'alcalinité due aux bicarbonates,
- la teneur en acides gras volatils et surtout le taux d'acide acétique.
Toute augmentation de cette teneur dans le milieu traduit une
diminution de l'activité méthanigène,
- la production du gaz et son pourcentage en C H ^ ,
- la D C O de l'effluent de sortie.
La microbiologie et la biochimie de la fermentation methanique, malgré
les acquisitions récentes, restent encore mal appréhendées. Il est donc
nécessaire, pour éviter des accidents de fermentation, de suivre le maxi-mun
possible de paramètres caractérisant la biométhanisation.

27. .19
1.5. - BILAN DES AVANTAGES ET DES INCONVENIENTS DE L'ANAEROBIE (15){1
Des arguments pour et contre le procédé anaerobie sont donnés
dans le tableau 1.
Tableau 1 - Avantages et inconvénients de i'anaerobie
AVANTAGES
- Conversion de la majeure partie
du C organique en un caz combus­tible
(5 500 kcal x m , teneur
en CH¿^ de l'ordre de 65%)
- faible production d'une boue
fluide, aisément transportable,
homogène, aux caractéristiques
lentement variables
- taux de stabilisation de la
matière organique élevé
permettant d'éviter toute
fermentation acide ultérieure,
possibilité d'un stockage
prolongé de durée indéfinie
a ciel ouvert et manipulation
sans nuisance des boues pro­duites
- faible utilisation d'énergie
électrique
- réduction appréciable des germes
pathogènes
INCONVENIENTS
- lenteur de reproduction des
micro-organismes méthanigènes
- démarrage délicat et lent de
la méthanisation
- température relativement
élevée (35°C) de la réaction
- la méthanisation n'est qu'un
prétraitement. Ce procédé
n'élimine pas l'azote
- problèmes dus à la réutili­sation
du gaz difficilement
stockable

28. .20
1.6. - LES APPLICATIONS CONNUES DE LA FERMENTATION METHANIQUE
Le procédé de methanisation est actuellement connu et appliqué avec
succès dans les domaines suivants : le traitement des boues des stations
d'épuration, les déjections animales (fumier, lisier, fiente), le prétrai­tement
des effluents concentrés des industries agro-alimentaires.
1.6.1. - LE TRAITEMENT DES BOUES DES STATIONS D'EPURATION
150 stations d'épurations urbaines en France, dont Achères et
Rennes, (soit 15 millions d'habitants) utilisent la methanisation
pour stabiliser les boues, rendre leur maniement plus facile,
et réduire leur pouvoir pathogène. A ces objectifs premiers
s'est joint, il y a quelques années, la possibilité de récupérer
sur place le biogaz, utilisable soit dans les moteurs à gaz, soit
pour le chauffage.
Cette relance de la digestion anaérobie, due à la crise de l'éner­gie,
a permis d'améliorer les techniques et d'optimiser la
production de gaz dans les stations d'épuration.
De plus, les boues déshydratées peuvent être utilisées en agri­culture
comme amendement des sols.
Dans le domaine de la stabilisation des boues de stations
d'épuration, la methanisation est donc bien intégrée grâce
à l'expérience acquise et aux efforts consentis.
1.6.2. - LES DE3ECTIONS ANIMALES
Contrairement aux considérations précédentes, le but de la
fermentation méthanique est, dans le cas des déjections ani­males,
la production de biogaz, excepté pour les lisiers de porcs
où un objectif supplémentaire est la désodorisation.
Cette utilisation à des fins énergétiques du traitement anaéro­bie
a représente 63 millions de TEP mondial en 1976, dont
93% dans les pays en voie de développement (Chine, Inde).
Les réalisations françaises sont à l'état d'unités industrielles
expérimentales.
1.6.3. - LE PRETRAITEMENT DES EFFLUENTS CONCENTRES DES
INDUSTRIES AGRO-ALIMENTAIRES
Dans ce domaine, le triple intérêt (énergétique, dépolluant et
fertilisant) de la methanisation trouve sa pleine mesure.
La methanisation permet :
- de récupérer les calories "bas niveau" de l'usine pour le
maintien du fermenteur à sa température optimale de fonc­tionnement
(35''c) ,

29. .21
- de produire un gaz combustible, facilement réutilisable
sur place pour la production de vapeur ;
- d'effectuer l'épuration avec une très faible dépense
d'énergie ;
- de valoriser la biomasse produite.
Ce domaine est récent, des problèmes technologiques se posent
encore. Il existe une vingtaine de réalisations connues dont
celles de Redon (pectinerie), Vauciennes et Goussainville
(sucreries), Renescure (conserverie), l'objectif premier étant
l'épuration de rejets ne pouvant être traités par la voie aérobie.
Depuis quelques temps, un quatrième domaine d'application
de l'anérobie voit le jour à savoir la récupération rustique du
gaz de décharge d'ordures ménagères. Il existe 3 réalisations
françaises (Ex. St Etienne).

30. .22
1.7. - RESULTATS DE METHANISATION SUR DIFFERENTES UNITES DE
TRAITEMENT D'EFFLUENTS LIQUIDES AU NIVEAU DU LABORATOIRE,
DE PILOTES SEMI-INDUSTRIELS ET DE REALISATIONS INDUSTRIELLES
1.7.1 - PRESENTATION DES RESULTATS
Le tableau 2 (pages23 à 28) regroupe différents essais de
méthanisation effectués sur des rejets liquides.
1.7.2. - EXPLOITATION DES RESULTATS
Les résultats obtenus sur des installations présentent :
- des rendements d'épuration de l'ordre de 90-95% sur la D C O
soluble pour une .charge massique comprise entre 0,2 et 0,5 kg
D C O X kg X j aux environs de 35°C.
On ne doit cependant pas perdre de vue qu'actuellement les
procédés ne sont souvent qu'une étape dans l'épuration et
qu'un traitement de finition est souvent nécessaire. Apparem­ment,
ces procédés n'éliminent pas l'azote.
3 -1
- La production de gaz est voisine de 0,5 m jc kg DCO détruite
avec une teneur en CH¿^ de 50 à 70 %. 1 m de gaz équi­vaut
à 0,5 - 0,7 1. de fuel.
- La production de boues est de l'ordre de 0,1 à 0,2 kg boues
x kg DCO appliquée, soit 3 fois moins qu'en aérobie. La
valeur en nutrient est de plus augmentée. La valeur fertili­sante
du résidu est "théoriquement" bonne.
Nous obtenons ainsi un système présentant un triple intérêt
énergétique, dépolluant et fertilisant, encore que ce dernier
n'ait été ni infirmé, ni confirmé.

31. TABLEAU 2 RESULTATS D'ESSAIS DE METHANISATION.
Origine du
document
Tli« u|> f low
rcaclur for
anaerobic
treatineiil. of
wastewater
contain ing
Cáitty acid fi
R Van der Meur
Ki; Pet te
PH HeertjcB
R de V letter
Congrès de
Stuckliolra
(17)
Faisabilité de
la digestion
annérobie
Lett inga
(18)
Nature de
l'eau
solution
sucrée
acidifiée
jnlorcain(>a'-
gne bette­raves
(eau
de l*usiue)
campagne
de
betteraves
inter­campagne
de
betteraves
blanchie -
ment
lia rie o ts
verts
L;ltoucroute
laiterie
rejeta
d'alcoul
traitement d
ponntes de
terre (agoit
neutra l isant:
la chaux)
t rait.eoient
de punmics
de terre
Procédé
UASB
UASB
î
Taille
Installation
ü , 0 6 no
11 . 1,0'i m
0 . 0 , 2 9 m '
Vdec°0,OII]n3
6 113
M - 3,26ni
0 - 1,6m
Vdec 1,15m3
30 m3
H - 6 m
0 - 2,6 m
Vdec l,îin3
33ra3
H - 6,5
0 - 2,6
Vdec 5,6 ni3
20A in3
H - 4,5 m
0 - 7,501
Vdec 53,5oi3
2,7 1
H - 0,5 m
2,7 l
H -0,5 D
2,7 1
H - 0,510
18 1
11 - 0,5 oe
6 nJ
6 m3
6 tn3
6 Di3
50 m3
• CarActéris-tiqu
«8 de l'eai
cor 294(^8/'
(centrifugé)
( D C O 4000 mg/l
) ZAc.Vol.33Z
( de la lieu
)
( DCO 3600 mg/l
) ZAc.vol 60%
( de la DCO
DCO 2000mg/l
Z Ac Vol 60Z
DCO 35001I1S/1
Z Ac vol 20Z
DCO 4200inB/l
Z Ac vol 89Z
DCO 5200mg/l
DCO 10.20g/l
DCO 1500 mg/l
DCO 12 g/l
DCO 2000-
5000mg/l
D*
D°
DCO 4000 -
165000 mg/I
DCO 10 0Ü0
20000 mg/l
Charges
Vol.J
ig/in3.J
10,4
16.3
32
11,1
11
14,1
8-10
8-9
7-8
18
3 - 5
10-15
15-18
25-45
7
Massiqie
Kg/Kg.J
I
U,54
0.81
1.30
0,42
1,34
0 , 6 - 0 ,8
0 . 8 - 1,2
0 , 4 - 0 ,6
0.5
Rendeioent d'
épuration
Z
91
sur ÇOT
(centrifugée)
91
(sur DCO
(centrifugée)
75
(DCO centii
fugée)
63 Z
93 Z
90Z
80-95 Z
(DCO sol)
81- 93 Z
(DCO sol)
90Z
(DCO sol)
100 Z
(DCO sol)
95 Z
(DCO sol)
95 Z
(DCO sol)
95 Z
(DCO soi)
93 Z
(DCO sol)
91 - 97Z
(DCO sol)
Production
de gaz
1 ,04iii3/kgC0T
/ y O , 4 m 3 / k g D CO
0 , 4 5 ra3/kg
0,27m3/kgDCO
par défaut
(fuites)
0.43m3/kgDCO
0,5m3/kgDCO
ê1iminée
0,35 â 0,43
m3/kgDC0
éliminée
Teneur en
CH,
4
77 Z
70Z )
(
)
(
90 Z )
(
)
90Z
72 Z
83 Z
Infonn^it iiHts f^^urnies
d an s 1 ' a r l i c 1 e
Z a c i d i f i c a t i o n = 91 Z
D e s c r i p t i o n de 1't-UKCnihie vies
p i l u l e s . Etude de 1 ' int 1 iit-ure
d e la h a u t e u r <• L du diainùlre -
Concentration des boues dons
le lit pouvant atteindre
80 g/l - en haut du lit IOg/1
Idée de base ilu piofttlé UASB:
maintenir les ronditiuns phy-sicochimiqiit'R
pour cbteuir uie
bonne déçan td c iuii -
- suf f isaniraeu t de nulritïits
- présence de cations
divalent s Ca**
- absence de fines particu­les
d if fici Innen t
décantables
Les facteuis (|U i infhienrent
la "pe U e t i s.ii i ou" iont :
- conditions de croissjnce et
de f Locul at j on
- brass.ige (horizontal /
v e r t i c a l et son in l u i s i té)
- tauteur d u r é a c t e ur
- démarroí'p
- type d ' e au
Les eaux i-tu.liées ont p e u de
MIÎST K ' O d i s s o u t e / y 9 0 à
100 Z eritici -

32. Origine du
document
Digestion
anaerobic des
effluents agro-alimentaires
Couplet, .
Albagnac
Morfaux
(19)
Epuration et
valorisation
énergétique de:
eaux résidu-aires
Je conseï
verie de
légumes
Morfaux
ALI>agnac, Touzel
INRA de
Villeneuve
d'Ascq
(20)
Mé Llianl sa tion
et épuration
des effluents
d'industries
agricoles et
nlioientaires
Exemple des
eaux de distil­lerie
Buries et
Maugene t
INUA Narbonne
(21)
Nature de
l'eau
effluent
synthétique
d) dextrine
saccharose
bouillon
peptone
+ minéraux
(^ sans
saccharose
blanclieur
petits pois
blancheur
haricots
verts
pelage
carottes
vinasses
de vin
blanc
Procédé
2 étapes
acidogène
et
mâthdnigène
digesteur
mono-étape
contact
an aérobie
contact
anaérobie
contact
anaérobie
2 étapes
acidogène
et
raëtlianigèn*
Taille
installation
1,5 litres
10 litres
20 1
20 1
20 1
20 1
2 1 - 6 1
20 1
Caractéristi­ques
de l'eai
DCO- 8900mg/l
DTO-lOOOOmg/1
DCO=26500mg/l
Corg 1IOOOmg/1
DCO-l6000nig/l
C org - 6400,
tng/1
DCO- 4000Qng/l
Corg 23O0Omg/l
DCO - 78 -
85000
mg/1
(le glycerol
et l'acide
lactique re­présentent
40 à 50 Z du
C de la vinas­se)
Charges
Vol. Massique
kg/m3.J
eni ÜCÜ
B,9K>;/m3
J
Z.'i
3,5
2.7
3.5
4
K e / k g . .
0,5
0,6
0,31
0,45
Rendement
épuration
95Z(DC0
sol.)
89% pto
entier)
95 Z
(DCO soll
95 Z
(DCO soll
96Z
(DCO sol)
96 Z"
(DCO sol)
95 Z
Production
en gaz
O.itó/lsgDTO
éliminée
0,49m3/kgDCO
0,49m3/KgDC0
0,54m3/kgDCO
0,43in3/kgDCO
0,51m3/kg
Teneur
en Ch,
4
bu Â
60 %
60 Z
55 Z
55 Z
teneur Cil,
70-75 Z
Inf OLitiat iutis
fournies djns i'ai'ljclt.'
Indications dus mêrhodes ana­lytiques
utilisées -
Influence du dugré de polyméri­sation
de l'influent -
pertes en MS :^I,8 g/l
La mesure de bicarbonates dontp
une bonne indication du
fonctionnement -
A pH constaul, quand les ar.idui
^ugmen tent et quu W; 1) i i.n rbu-nate
dininuc, il se produit
un dégagement <le CÛ_ -
^
pertes en M S importantes :
5 . 8 g/1
-Notes sur appareillage analyti­que
-
Alcalinité totale dus eaux tris
importantes 20-23g CaCO /l
-Etude de la vitesse de Uegr.iü.i-lion
des d i l'xeri'ii ts acides
ucétique» i;rcpioniqiie, hntyri-que
-
-pli de la pliase ac iiinc.êne : 5 , H -
6.5
-pH de la |)hase noi t liin ij:ene 8 ¿
- 8 .5
-la prer. 1 ni Lat 1 on »les jons On
sons la rnniie earboii.iLe, tait
<]uc les boues son t ii.i ne ra Itis tt
bien floculéos eL que la teneir
en CO^ du ^az est faible -
C du Cil produit rn^irésente eir
viron 50Z tin C initi.il -

33. Origine du
docunienC
Factors influ­encing
tlie
treaLnent of
high ecrcngli
from the
patato proces­sing
industry
by anaerobic
fermentation
Parker -
Congrès de
Stockholm
;22)
Treatment of
concentrated
industrial or­ganic
waste
means of the
anaerobic di­gest
processus
Ross
Afrique du Sud)
Congrès *^^
Stockholm
Nature de
l'eau
Pofnne de
terre - eaux
très concen
trees â fai
ble débit
Eaux de té
cule de mas
et d« fa­brication
de glucose
Procédé
I étape
Fermeiiteur
+ clarifica-teur
nlaridiges-teur
modi­fié
alimen­té
en SOIS
inverse
Taille
installation
Ami
Etude de I6
' mois
2 X 600 m3
O S ' C )
Caractéri
ques de
isti-j Charces
l'eau ^°'- "^*'-
DBG, 50g/l
eaux distil­lerie
231
Wastewa ter
trefltntenl of
tMiergy recove­ry
in expan tlpd
bed syntt^iQ
['"ros tel 1
(15)
mélasse
canne ä
sucre
de
dige steur
clarifi-cateur
digesteur
clarifi-cateur
624 mJ
654 iii3
400 m3
6,3 m3
1,9 m3
(2 ans
d'étude)
DCO=10000
mg/l
0,6 Kg
DB0/m3J
2,4KgDC0
/ra3.J
0 , 4 Kg/
UgVSS..
DC0-220p0
mg/l
3,2kg./
m3iJ
mélasse
de
bettera
ves
lit expansé
(L sable
H - 1,25m
0 • 85 mm
1,31 sable
/I3 1
puis 2,61
sable et
décanteur
20 â 30Z de 1
effluent
total 65Z
de la
pollution
DC0-2200p
IllR/l
4kg/m3.J
DCO -9100
mg/l
20-25
(g DCO /
n3.J
Rendement
d 'épuration
95 7.
sur ÜBÜ,
93 X
97,3ZDC0
Production
de gaz
2,4 m3/J
Teneur en
Cil,
65 ilOZ CH,
69,5 Z
2kgDC0
/kg.J
0,5lm3/KgDCO
0,30m3/KgDrX)
Informations fmiriiie.s d.iiis
l'art il-If
Acclimatation H senuiines
-Présence de toxiiinc rhloré
CIPC Iso propyl N-J ihlorophé
nyl carbonaro inhibir cur à
une concentrijL ion ^ "JO iity/l
-Concentration 10 (;/] i-n Un
-Quand le rspiiorl ;icidit>? v o U
tile/alcalin i té croit de 0 ,7
ä I, le processus s'arrête el
est très long ;i se rétablir
-Le Clostridia Acetobotyl icuni
gui fait déerader 1^ ft'tiile
en acide butyrii|uc piolifère
úhs que la coiueiit rat ion des
boues diminue -
-Contrôle des graisses cL des
fibresdans l'eau eC les boues
pour une bonne décantai i ou -
Bonne décantation des boues
due certainement à In présena?
de charbon actif dans les eaui
traitées (utilise pour la p u ­rification
du glucose).
Boues S 45 g/l -
Recherche sur digesleur NIWK
•Ktudc du problêuic d ' ag i l al i on
sur le c 1 ar id i ^e si en r iJe b/hnl
[l tuur/90 minutes) -
-Un accroi sseitienl de l('°C tjcnibl
l'activité dans la gamme 13 -
35°C - A 4 5 ' ' C , il existe une
légère di^iiÉiotion de l'jetivi
té -
-Après un arrGt de 4 r.iois le
priK:e,ssus ¿i lepi is en Í
siiinaines -
56 Z Cil,
Problèmes technologifiues non
résolus - beaucoup de portes
en MliGT -
Estimation île la concent rali on
des boues à 7 g/1 -
to
un

34. Origine du
document
Hini stère de 1
environnement
et du cadre de
vie
Fernen tat ion
iiéthanique des
eaux résiduaires
industrielles
Mai 1980
(1
U
(24)
Traitement des
eaux résiduaires
ptir fermentation
núclianíque
J . P . I^scure
et P.Bou ri et
(Sucre ries
Frauda i sea)
(?5)
Nature de
l'eau
brasserie
Amidonnerie
transform^ion
de la farine
de blé en pâte
séparation di
gluten et
de l'amidon
Pectines
1
vinasse de
distillation
et eaux de
lavage
700 m3/J
1 sucreries
Procédé
digesteur
* décanceur
Bioénergy
digeateur
+ clarifi£a~
teur
* bouea
activées
en fini­tion
pilote
industriel
pré-neutra­lisation
dénitrifi-cation
digesteur
dêcanteur
fermenteur
central
dêcanteur
périfériqie
pilote
Taille
installation
I S . S C L )
5 , 6 I B3
traite u e
660 a aoo
iii3,, soit '
5930 à
8800kgüBO
/J *
au I/IO de
400m3
I30ni3
3000 in3
250iii3
80ani3
S • 400iii3
30 m3
Caractéristi­ques
de l'eau
DCO 4200 à
5300 mgA
DBG 2J00 à
Z900mg/1
DBO 8900 mg/l
MEST 1333 mg/l
pH 4.5
DCO leoOOoeg/l
NO- -4300mg/l
DCO-5900m8/l
DB0?3980mg/l
NTK" 49,7
P - 8.4
S - 6,5
DCO- 260nmg/l
Cliarges
Vol.
<g/m3.J
0,65
(ts-6I)
0,68
(ts-5J)
1
(tB*4J)
3 , 7 •'g
DC0/m3.
J
3 à 6
kg uto/
n/3.J
J kgllCO
Mass.
Kg/kg.J
0,108
0,09
0,12
Rendement
d'épuration
/6
'«/°™Ap2c)
89
<''/"™Ap20>
70
(''/'^°Ap20>
anaérobie 85Z DBO^
0,16kg 1
DBO/kg.J
aérobie
0, ISICg/
kg.J
/
ni3.J 1
1
902
soit au
total
98,5 Z
élimination
NO3
99 :
802 â 85 Z
8/ DCO
70 Z DCO
, à 90 Z
90 Z
(DCO sol)
Production
en gaz
0,7in3/kgDBO,
'
0,2 ä 0,35m3
/kg DCO
êlirainéd
• Teneur
CI«
61
65
68
0,236ra3CH
/Kg DCO
introdui te
82Z CH^
87-90 Z
-
Infornutions lournies
dans 1'article
pH fone tîonneincnc 6,8 - 7,2
MEST sortie
590 mg/I
390 mg/l
290 mg/l
Problèmes de génie civil
Production bnues 0,l4Kg/Kg
DBO, éliminée
Coût installation;?80 F/Kg
DBO. éliminée ( 1900 3 2c)ÜOF
en aer^tbie)
Cuût d*exploiiati ou :
3U8 250 /»n
contre 95b ODÜ K/an en
aérobie
Production de boues
0,20 à 0,25 Kg MKST/kg
DCn él iniinée
CoOt d ' invus ti sstjtirii t :
.525 F/Kg DCO éliminéc
CoCt d'exploit.it i ml :
105 JtC F/an
tïi aérobie le ciiûL l'st x 3
mais les perforr.'ines sont
inegales -
Résultats de l'installation
de Vauciennes et du pilote
d ' Kscaudoeuvrcs -
J . P , Lesciire a étudié en
plus en laboratoire la dé­gradation
anaérobie des
polluants de sucrerie -

35. Origine du
document
L'épuration
anaérohie
d'effluents
très chargés ;
résultats d'une
installation
pi lote.
J.P. OHBREGT
P. PIPYN
W. VERSTATE
(26)
Traitement des
eaux résiduaires
et fermentation
méthanique.
J.P LESCURE
P. BOURLET
(27)
Traitement anaé-robie
des cidras-ses
sur pilote
semi-industriel.
Distillerie de
BRECEY, étude
A.F.B.S.N.
Nature de
l'eau
iff luents
d'une usine
de levures
et d 'enzymes
Vinasses de
jus de bet­teraves
.
cidrasses
Procédé
U A S B
2 étapes
audogène
et
méthagène.
'Fermenteur
central.
Décanteur
périphéri­que.
Contact
anaérobie
Taille
ioatallatioii
800 m^
450 m^
de capacité
utile.
20 m^
Caractéristi­ques
de l*eau
DCO : 5000
10 000 mg/1
DBO : 3500
6000 mg/1
DC0:18-
25 000 mg/1
0805:11-
18 000 mg/1
COT:7 -
11 000 mg/1
DC0:25 -
30 000 mg/1
DBO :15 -
20 000 mg/1
MES: 200 -
2 000 mg/1
pH 3,534,5
chargea
Vol.
kg/aS.J
H
2,2
Mass.
kg/kg.J
0,46
- 2
0,35
Rendement
épuration
%
80% DCO
90% DBO
(après cen-trifugatior
de l'efflu-ent
)
67% DCO
78% DBO
85% DCO
90% DBO
Production
de gaz
bn^/m^ j.
0,2m/kgDOO
Teneur en
Cil,
75%
60%
Informntiens fournies
dans 1 '.ni t icic
Centrifugation desboues
dans le lit pouvant
atteindre 30kgMVS/m3
En haut du lit, 5 à 7
kgMVS/m3
Quantification des boues
méthanigènes par le
.co-enzyme F 420.
Résultats sur des situa­tions
de stress acciden­telles.
Importantes fuites de
boues dans l'effluent.
Acidogénèse presque
achevée dès la fermenta­tion
aérobie du jus de
pomme donc pratiquement
une seule phase : la
méthanogénèse.

36. .28
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11 E ( / > a . < u r o j - ) o j LJ '•h «X

37. .29
1.8. - ETAT ACTUEL DE LA METHANISATION
1.8.1. - LES DIFFICULTES DE BASE
Dans ce paragraphe, seront abordés deux types de difficultés
auxquelles l'expansion du procédé de methanisation se trouve
confrontée à savoir :
- les difficultés internes, c'est-à-dire afférentes aux carac­téristiques
intrinsèques du procédé.
- les difficultés externes, qui regroupent les problèmes que
rencontre le procédé pour définir son marché potentiel.
Les difficultés internes
* Le démarrage de la methanisation est toujours délicat et
nécessite un ensemencement. Ce système, constitué d'équi­libres
biologiques est relativement sensible aux variations
des différents paramètres du milieu (pH, température,
acidité volatile, charge appliquée). Un bon suivi des opé­rations
est donc indispensable.
* Le maintien de la température au voisinage de 35°C occar
sionne un coût technologique et une surveillance non négli­geable.
* Le biogaz est difficilement liquéfiable et pose des problè­mes
de sécurité (mélange explosif avec l'air avec 7 à l^%
de méthane). Son stockage sous forme réduite est difficile.
De préférence, il doit donc être consommé sur place et si
possible en continu.
La digestion anaérobie ne peut être appliquée que comme
prétraitement. Un traitement supplémentaire est nécessai­re
avant rejet de l'effluent dans le milieu naturel.
Les difficultés externes
On ne citera que les deux principales :
* La compétition entre les filières de valorisation énergé­tique
est importante. D'autres formes de valorisation que
celles de la methanisation sont mieux connues et fournissent
des produits à haute valeur ajoutée, (ex. aliments pour le
bétail à partir des déchets des industries agro-alimentaires,
compostage des ordures ménagères).
* Le marché français d'épuration n'est plus porteur. Les pro­blèmes
de pollution importante ont été en partie réglés de
façon traditionnelle, notamment dans les industries agro-ali­mentaires.
Il reste des foyers de pollution petits, difficiles
et souvent saisonniers.

38. .30
Ainsi, bien que la méthanisation soit certainement porteuse
d'avenir dans les industries agro-alimentaires, car les 3
avantages (énergie, dépollution et valeur fertilisante) se
conjuguent facilement, celle-ci doit cependant faire ses
preuves dans des conditions extérieures difficiles.
1.8.2. - LES POINTS FORTS ET LES POINTS FAIBLES D U DEVELOP-PEMENT
DE LA METHANISATION
Les pc oints forts /(q ui. se si.t^u en^t sans aucun d,o u^te au s^ta d.e dju
laboratoire et des essais)
* La maîtrise et la compréhension des mécanismes de la fer­mentation
méthanique ont considérablement augmenté depuis
10 ans (ex. équipement du Professeur NYNS, Belgique, INRA,
Lille, etc.. ). Il existe une démarche logique qui permet de
passer du phénomène biologique mis en oeuvre aux para­mètres
définissant le dimensionnement des réacteurs.
* La réduction du dimensionnement et donc des coûts d'investis­sement
des fermenteurs est liée à la posssibilite de travailler
à des charges volumiques plus élevées à charge massique
égale en concentrant la biomasse. On voit ainsi deux
axes dans lesquels l'amélioration des procédés est en train
d'être recherchée :
- la mise au point de procédés intensifs. Le développement
technologique consiste à améliorer la séparation des phases
en présence eau-boue-gaz et à accumuler la biomasse dans
le fermenteur. Des expériences sur pilotes ont déjà prouvé
l'efficacité des procédés suivants : filtres biologiques,
digesteurs à lit de boues, digesteurs à lit de faible expan­sion.
Il a été ainsi obtefiu des charges volumiques voisines
de 15-20 kg D C O x m x j avec des tempsde séjour
hydraulique de 6 h (contre 3 à ^t kg D C O x m x j dans
un digesteur classique avec un temps de séjour de 10 à 25
jours).
- La mise au point de procédés rustiques ou petits fermen­teurs
de campagne, de conduite simple, sur une technique
continue ou discontinue avec des matériaux peu coûteux
(ex. procédé P L U G - F L OW aux Etats-Unis). L'élimination
des déchets de toutes natures sera le plus important, la
récupération d'énergie étant secondaire, intéressante
pour donner par exemple une production d'eau chaude.
Il reste enfin, et ce n'est pas le moindre domaine, la moder­nisation
des digesteurs existants de boues de stations
d'épuration qui est techniquement possible (meilleure
isolation, plus forte concentration des boues, brassage en
continu).

39. .31
* L'abondante littérature technique française et internationale
permet d'avoir une bonne idée du type de procédé de metha­nisation
qu'il faut choisir en fonction de l'objectif principal
de l'épuration (dépollution ou production d'énergie) et de la
qualité du substrat en présence (DCO, teneur en MES, inhi­biteurs,
etc.). Par contre, il est frappant de constater, tout
au moins en France, le peu d'études pouvant confirmer la
bonne valeur fertilisante des résidus de la methanisation
(ceci existe pour les lisiers de porcs) ou celles visant le per­fectionnement
de moteurs à gaz.
* Le champ potentiel d'application de la methanisation s'est
élargi. En France, la plus grande partie des déchets des
industries agro-alimentaires a fait l'objet d'études de fiabilité
positive sur pilote. A l'étranger, des chercheurs travaillent
sur la methanisation d^effluents bruts urbains
(DCO < 5 000 m g x 1 ). Des expériences sur la récupération
du méthane dans les décharges d'ordures ménagères, menées
en France (St Etienne) et à l'étranger (U.S.A.), ont montré
la faisabilité technique de la methanisation dans ce domaine.
Les _points_ faibles
Les efforts doivent porter sur la mise en oeuvre technologique
à l'échelle industrielle des procédés de methanisation. La
faiblesse de cette mise en oeuvre réside surtout dans le manque
de données réelles sur le bilan énergétique et la rentabilité
financière du procédé ; les réalisations industrielles de réfé­rence
ne se mettent en effet en place que très lentement.
La methanisation est maintenant au stade de son développement.
Il lui reste à faire ses preuves, sur le plan théorique et sur
le plan de son intérêt financier effectif, en précisant les con­ditions
de sa mise en oeuvre.
* Le développement technologique passe par :
- l'acquisition d'un tour de main technologique permettant
une conduite correcte de l'installation. C e point est parti­culièrement
important pour les procédés dits "intensifs".
- la fabrication standard de fermenteurs, et notamment
des 2 ou 3 catégories nécessaires de fermenteurs de cam­pagne
rustiques, n'existe pas encore. Une installation pour
traiter le fumier de kO U G B est estimée actuellement aux
alentours de 150 000 Frs, ce qui représente un investis­sement
de l'ordre de 15 000 Frs à 20 000 Frs T.E.P.
Cette valeur peut sans doute, par effet de série, descendre
autour de 10 000 Frs/T.E.P. , ce qui reste un investisse­ment
très lourd. Il faut y ajouter pour certains de ces fer­menteurs,
des coûts non négligeables de main d'oeuvre et
de surveillance.

40. .32
* Ce développement technologique s'accompagne de conditions
de mise en oeuvre à ne pas sous-estimer.
- Pour les fermenteurs intensifs, le caractère souvent sai­sonnier
de la production des déchets des industries agro­alimentaires
fera apparaître l'investissement d'autant plus
lourd ; la nécessité d'un fonctionnement fiable pour la pro­duction
de gaz ne manquera pas d'induire des surcoûts d'in­vestissements
et d'entretien.
Il ne faut pas perdre de vue que la methanisation est la
conjugaison d'un triple intérêt (dépollution, récupération
d'énergie, valeur fertilisante des résidus). Chaque intérêt
n'est pas à m ê m e , sauf cas exceptionnel, d'emporter la
décision d'investir d'un industriel. Il faudra donc trouver
chez l'industriel ou dans son voisinage la combinaison d'au
moins deux d'entre ceux-ci.
- Pour les fermenteurs rustiques, 3 éléments au moins sont
à prendre en compte en ce qui concerne les élevages français
. les tailles excessivement réduites des fermes (moyenne
15 vaches)
. la nécessaire réorganisation des installations pour permet­tre
le recueil de fumiers ou lisiers
. l'adéquation entre la production de gaz et les besoins
de l'élevage.
Et donc, pour les réalisations rurales, la technologie doit
être simple, efficace, adaptée à l'exploitation agricole, peu
performante, mais aussi demandant peu d'investissements.
* Les valeurs théoriques de bilan économique d'une installa­tion
de methanisation sont souvent prometteuses, mais on doit
constater qu'en général le gaz est mal ou pas du tout utilisé.
Il est possible d'en expliquer les raisons, en analysant les
caractéristiques et les possibilités d'utilisation du gaz de
digestion (31) (32).
- Le gaz de methanisation contient environ (en volume) :
. 65% de méthane
. 3<t% de gaz carbonique
. 1% d'eau
. des impuretés : Hy S, particules solides et des traces d'azote,
d'ammoniac, d'oxygène.
-3 3
Le PCI est voisin de 5 500 kcal x m (ou 6,4 kwh) - 1 m de
gaz équivaut à 0,5 - 0,7 I de fuel.

41. .33
Plusieurs problèmes doivent être pris en compte, pour expliquer
les difficultés de valorisation énergétique du biogaz :
. La production de gaz n'est pas absolument régulière au
cours de l'année, même dans le cas d'un approvisionne­ment
apparemment régulier du digesteur,
. la consommation pour le maintien en température du
digesteur varie entre l'été et l'hiver, entre les jours en­soleillés
et les jours pluvieux, ce qui augmente l'irrégu­larité
de la production de gaz excédentaire,
. le stockage du gaz coûte cher ; sa liquéfaction est très
difficile,
. les impuretés contenues dans le gaz peuvent s'avérer
gênantes dans certains cas particuliers (corrosion).
Ces problèmes expliquent le fait que la voie la plus simple
et la moins coûteuse d'utilisation du gaz est celle de la pro­duction
d'énergie calorifique, que ce soit dans une chaudière,
un chauffe-eau ou une cuisinière. Les traitements du gaz, néces­saires
à ce type d'utilisation, sont simples et peu onéreux.
Les autres voies possibles, mais de réalisations plus complexes
et plus onéreuses sont :
. la production d'énergie mécanique ou électrique en fai­sant
fonctionner des moteurs. Les investissements à
consentir sont élevés et, dans la situation actuelle, on
peut dire que le bilan économique est nettement positif
seulement si la mise en oeuvre de la méthanisation est
de toute façon nécessaire pour l'épuration. Le bilan
économique est moins intéressant et à la limite de la
rentabilité pour l'exploitant, si la méthanisation est
développée exclusivement pour produire de l'énergie.
. la licjuéfaction par lavage du gaz, compression à 250 bars
et decompression. Le gaz liquéfié pourrait alors être
utilisé pour les voitures (prix de revient de ce gaz -
prix de revient du gaz pétrole liquéfié).
. la purification du gaz par un traitement poussé (et donc
coûteux) dans le cas d'un raccordement à un réseau
général de distribution de gaz.
Un effort important doit être fait pour la mise en place
d'installations de valorisation énergétique du gaz de digestion.
Des progrès technologiques sont nécessaires pour abaisser le
coût des installations et surtout diminuer les coûts de main­tenance.

42. .34
Il est évident que, dans le cas de la valorisation énergétique
du gaz, une amélioration des techniques, une commercialisa­tion
et une diminution du coût d'investissement et de fonction­nement
des instruments, entraînerait un élargissement des appli­cations
possibles de la methanisation.
l./t.3. - SITUATION DE LA F R A N CE
Sur le plan international, la France est loin d'être mal placée
dans sa connaissance des procédés de methanisation au niveau
de la recherche fondamentale (10 ans d'expérience). Elle l'est
déjà moins pour l'effort de développement industriel qui est
cependant en cours depuis peu. De plus, il manque, hormis
Achères, de grandes realisations de methanisation.
Cependant, on doit se garder d'attendre de la methanisation
dans le contexte français, le potentiel énergétique considérable
qu'on lui a souvent prêté (environ 10 millions de TEP/AN).
Le champ d'application est très ouvert et tout en gardant
présent à l'esprit que chaque cas est un cas particulier, le
développement de la methanisation le plus important en France
ne sera pas forcément là où on le croit.
La methanisation des déchets urbains sous leurs différentes
formes récèle des possibilités très insuffisamment explorées.
La methanisation des rejets liquides des industries agro-alimen­taires
est à moyen terme prometteuse d'avenir si les premières
réalisations françaises ne tardent pas trop, ce qui, à défaut de
l'effet d'entraînement recherché, doit servir au minimum de
référence aux constructeurs français pour l'exportation où se
situe un marché important. On doit mettre en garde les éle­veurs
sur le seuil de rentabilité théorique souvent annoncé
(25-30 unités, gros bétails) des installations de methanisation
de déjection animale. Enfin, il ne faut pas sous-estimer le
développement possible sur l'industrie pharmaceutique et chi­mique
(voire pétrochimique) sans parler de la methanisation
de plantes aquatiques qui a maintenant démontré ses possi­bilités.

43. ? 2. Dévebppement du projet d'un pilote de mélhanisation pour
la plate-forme d'essais de Colombes (septembre 81-juin 82)

44. .35
2.1.- OBJECTIFS DE LA PLATE-FORME D'ESSAIS DE COLOMBES
L'Agence Financière de Bassin "Seine-Normandie" a lancé en 3uin 81,
un programme de développement des procédés anaérobies intensifs.
C e programme est réalisé par les centres de recherche de D E G R E M O N T
et O . T . V . ainsi que par la Plate-Forme d'Essais de Colombes qui a de
plus la charge d'en coordonner et d'en animer le déroulement.
L'intérêt actuel pour les procédés de traitement anaérobie nécessite
de la part de l'Agence, l'acquisition d'un savoir-faire et la connais­sance
des conditions de fonctionnement de ce type de traitement.
Les deux objectifs visés par essais réalisés à la Plate-Forme sont
donc :
1) l'acquisition et la mise au point d'un pilote pouvant servir le
cas échéant, à des études d'application sur des sites d'interven­tion,
2) l'équipement du pilote par un m a x i m u m de capteurs, en vue de tester
le fonctionnement de ce matériel en continu, et de suivre en continu
les principaux paramètres caractéristiques de la méthanisation. Ces
paramètres sont encore mal appréhendés et de leur connaissance
dépend la maîtrise de la fermentation. Les stocker sur cassettes
semblait aussi intéressant, en vue d'une exploitation ultérieure
des résultats.
Ces objectifs sont conditionnés par le respect des règles suivantes :
- la vocation de la Plate-Forme n'est pas de faire de la recherche
fondamentale, ni d'innover, mais de permettre l'application en
industrie, et avec du matériel fiable, des procédés anaérobies.
- les problèmes spécifiques d'élimination de pollution pouvant être
résolus par la méthanisation portent surtout sur les effluents d'indus­tries
agro-alimentaires. En conséquence, il a été décidé que le pilote
serait en mesure de traiter des liquides chargés.
- l'Agence de Bassin a un rôle d'interlocuteur auprès des industries
concernés par ce procédé de traitement des rejets. Elle doit les
inciter à effectuer des études dont le but est de tester le bien-fondé
de l'opération et la fiabilité du matériel. Or, il faut remarquer
que l'industriel s'intéressera à des procédés de traitement relati­vement
autonomes et nécessitant peu d'interventions. Dans le cas de
démonstrations sur le terrain, le pilote, pour être "attrayant", devra
être le plus autonome possible.

45. .36
2.2. - ORIENTATIONS DU PROJET, APRES UNE SYNTHESE BIBLIOGRA­PHIQUE
APPROFONDIE ET COMPTE TENU DES OBJECTIFS DE LA
PLATE-FORME DE COLOMBES
2.2.1. - CHOIX DU PROCEDE DE METHANISATION
Le choix d'un procédé de méthanisation est fonction de la
nature du substrat à traiter (DCO,. MES), des possibilités d'in­vestissement
dans des procédés plus ou moins complexes et
onéreux, de l'utilisation du digesteur en laboratoire ou l'échelle
industrielle (cf. 1.3.)
L'eifluent a traiter
Un des objectifs de la Plate-Forme est d'utiliser le pilote
sur le terrain, dans le cas d'études de faisabilité technique et
économique de l'anaérobie pour des foyers spécifiques de
pollution.
Ces foyers concernent surtout les effluents très concentrés
en matière organique d'industries agro-alimentaires.
Le pilote doit pouvoir digérer différents liquides chargés ; le
substrat n'est pas à priori déterminé. Ce point est essentiel.
En effet, la demarche logique et d'ordinaire suivie, pour choisir
un système de méthanisation est de se référer aux cc^a^'^té-ristiques
du substrat (cf. 1.3.)
Nous nous trouvons donc devant un cas particulier de concep­tion
de fermenteur : celui-ci doit être adaptable au substrat.
La solution requise est de concevoir un pilote non figé dans
sa construction , c'est-à-dire composé d'éléments et donc
transformable.
Les fins du digesteur
La vocation de la Plate-Forme n'est pas de faire de la recher­che
fondamentale sur la méthanisation. Or, nous avons vu
au paragraphe 1.3.'que certains procédés sont encore au stade
du laboratoire et présentent une assez grande complexité
dans leur mise en oeuvre. Malgré l'attrait que présentent ces
procédés (lit fluidisé, lit de boues) dans le futur, il ne semble
pas raisonnable d'engager la Plate-Forme dans ces nouvelles
filières de traitement anaérobie. C'est pourquoi, il sera choisi
des procédés de biométhanisation testés au stade industriel
et de conduite relativement facile.

46. .37
R^ésolution des données et_cho_ix__du procédé de méthanisation
Le pilote pourra travailler suivant deux systèmes de méthani­sation
; il sera transformable. Le choix du système dépendra
des caractéristiques (DCO, MES) des eaux (l'importance de
ces deux paramètres est soulignée constamment au paragraphe
1.3). Ainsi, une g a m m e assez large de substrats pourra être
traitée.
Les deux systèmes choisis sont classiques et bien connus :.
- procédé contact anaérobie pour traiter des liquides de
concentration moyenne et pouvant contenir des matières en
suspension
- filtre anaérobie pour traiter des effluents dilués et peu
chargés en matières en suspension.
Pour plonger quelque peu dans les idées nouvelles sur la con­ception
des fermenteurs et ne pas tomber dans la monotonie
des sytèmes classiques, les deux systèmes choisis ont subi des
petites variations :
- l'alimentation du digesteur contact se fera par le bas,
pour créer si possible un lit de boues et concentrer la
biomasse dans le fermenteur,
- pour le filtre, l'alimentation en eau résiduaire se fera par
le haut et le support sera tubulaire. C e type de réacteur
est étudié actuellement par L . V A N D E N B E R G . Cette
orientation m ' a été conseillée par G . A L B A G N A C (I.N.R.A.
Lille).
2.2.2. - EQUIPEMENT D U R E A C T E UR
Dans les pages précédentes, nous avons assimilé le pilote à la
cuve où se fait la réaction de méthanisation. On parle de réac­teur,
de fermenteur, de digesteur. Ont été abordes les choix
du digesteur et du décanteur. Mais, il faut bien se rendre
compte que le fonctionnement du pilote nécessite tout un
équipement complémentaire au digesteur, et ceci du fait que
le pilote doit être autonome. Le pilote n'est donc plus une
cuve, mais une installation complete de traitement anaérobie.
Le tableau 3 (page 38 ) présente l'équipement du réacteur
(matériels de fonctionnement, de mesure, d'enregistrement et
de stockage des données).
2.2.3. - DIMENSIONNEMENT DE L'INSTALLATION PILOTE DE
METHANISATION
La démarche suivie pour dimensionner l'installation est exposée,
de façon concise dans le tableau'^t (page 39).
2.2.Í*. - S C H E M A S D E L'INSTALLATION PILOTE (pg.ges i^O et f 1)
La mise en place de ces schémas découle des considérations
de l'ensemble du paragraphe 2.2.

47. . 38
TABLEAU 3 : EQUIPEMENT DU REACTEUR
1/ MATERIEL
DE FONCTIONNEMENT
. ORGANE DE CHAUFFAGE
• SYSTEME D'AGITATION
. MATERIEL POUR LE
PRETRAITEMENT DU
SUBSTRAT.
. POMPES
2/ MATERIEL
DE MESURE
3/ MATERIEL
D'ENREGISTREMENT
ET DE STOCKAGE
DES DONNEES
FONCTION
Répondre à certaines règles
de conduite de la ferpienta-tion
aéthanique, à savoir :
Le maintien de la tempéra­ture
du digesteur au voisi­nage
de 35"C.
( Le système de chauffage
est prévu pour chauffer le
liquide d'alimentation et
pour compenser les pertes
thermiques à travers les
parois de la cuve. )
. Mélanger le substrat et
la masse bactérienne.
. Alimenter le réacteur avec
des liquides dont les carac­téristiques
sont compatibles
avec un traitement par voie
anaérobie. ( pH voisin de la
neutralité, rapport C/N/P
de l'ordre de 150/5/1,... )
. Apprécier le bon fonction­nement
du digesteur et détec­ter,
le cas échéant, un désé­quilibre
de la fermentation.
, Suivre en continu le maxi­mum
de paramètres de contrôle
de la digestion et tester le
fonctionnement en continu des
appareils de mesures
correspondants.
. Suivre en continu les résul­tats
sur le terrain etstocker
les données fournies par les
capteurs, en vue d'un traite­ment
ultérieur des résultats.
LES DIFFERENTS MATERIELS
POSSIBLES
ET LEURS CARACTERISTIQUES
. Réacteur dans un bain-marie
. Résistance chauffante
rais problèmes dus à
1'encrassement.
. Agitation par recircu­lation
du gaz produit au
moyen d'un compresseur(34)
.Agitation par recircu­lation
de la masse en
fermentation.
. Agitation par recircu­lation
des boues
décantées.
. Agitation mécanique.
. Choix asse< restreint
de capteurs, du fait du
problème de la fiabilité
de ces appareils en épu­ration
DESCRIPTION DU MATERIEL
CHOISI
. Le digesteur conporte une
double paroi, dans laquelle
circule de l'eau chaude.
Le circuit de chauffage
comprend une régulation de
température.
. Recirculation, au moyen
d'un compresseur, du gaz
produit, préalablement col­lecté
et stocké dans un
gazomètre. ( système pouvant
aussi servir à dêcolmater
le filtre ).
. Recircultation de la masse
en fermentation et des boues
du décanteur.
. Cuve de prétraitement des
eaux d'alimentation, compre-un
système d'agitation, une
régulation de pH, un systè­me
d'ajout de nutrients
(N-P)
. Cuves de stockage pour le
réactif alcalin et pour les
nutrients.
. Poste de prétraitement,
automatisé, en vue de l'auto­nomie
du système.
. Sonde de température
. ph mètre, RH mètre
. Compteur volumétrique pour
mesurer le débit de gaz
. Analyseur de la composition
du gaz.
Sont encore à l'étude :
. Chromatographe pour doser
les A.G.V
. D.C.O mètre.
. Enregistreur papier
de terrain.
. Stockage sur cassettes
+ ordinateur.

48. 39
TABLEAU I* : OIMENSIONNEHENT ET PARAMETRES DE CONDUITE DE L'INSTALLATION DE TRAITEMENT ANAEROBIE
LES DONNEES : LES CRITERES DE FONCTIONNEMENT:
. V réacteur = 1 a^ ( obtenus à partir des résultats d'installations
( l'A.F.B.S.N désirait un pilote semi connues - cf. 17 )
industriel.) . Ca : 0,2-0,5 kg DCO X kg" X j "^ ( 350C )
. D.C.O eaux aliaentation » . Cv : 2-10 kg DCO x »-H j-^
2.000 - 10.000 ag Oox 1 „_ ,., . , , ,,
. ^„ . . ... , . .90% d'épuration sur la DCO soluble
( fourchette de O.C.O des rejets d'industries . y = 0,5 a3 gaz X kg-1 DCO détruite
agro-aliaentaires traitables par voie ' ' ,
-• 1.. /,, . Vitesse ascentionnelle v = 0,1 - 0,7 a x h-^ anaeroDie (ÍJ)
. H utile du réacteur Hu = 1,5 a ( hauteur nécessaire
dans le cas du procédé filtre (11) (35) (36)
. Pression à la base du pilote 1,15 ata.
DIMENSIONS ET PARAMETRES DE CONDUITE DES DIFFERENTS POSTES DE L'INSTALLATION
N.B: Les valeurs de la D.C.O de l'aliaentation de certains critères de diaensionneaent sont coaprises de
façon approxiaative dans une fourchette. Or, l'installation de aéthanisation doit fonctionner dans tous
les cas de valeurs possibles, aSae liaites. Il est donc nécessaire de fonder les calculs qui vont suivre
sur les valeurs extrêaes des fourchettes, bien que cela puisse induire un surdiaensionneaent du pilote.
1/ LE DIGESTEUR
ET SON ALIMENTATION
. Le réacteur
( cuve cylindrique )
. L'aliaentation du réacteur
2/ LE DECANTEUR
3/ LE POSTE DE PRETRAITEMENT
. Neutralisation de l'effluent
par btchées.
4/ LES SYSTEMES D'AGITATION
. Agitation par recirculation
de la Basse du digesteur
et des boues du décanteur
. Agitation par recirculation
du gaz produit.
5/ LE POSTE DE CHAUFFAGE
. R81e :
Chauffer la charge
(ou aliaentation)etcoapenser
les pertes theraiques à travers
les parois du digesteur (34)
GRANDEUR GEOMETRIQUE
Diaaètre intérieur ( d, a )
Surface { S =Trd2,B2 )
Hauteur utile ( Hu , a )
Voluae utile (Vu - Hu "TT ¿2, B3 )
Débit ( Q . Cv X Vu 3 _^i)
DCO alia. "'
Surface ( S avec _ 4r t • )
S
Hauteur totale(B)
Voluae (a^)
Inclinaison du fond (")
Voluae du bac de aaturation de l'effluent (1.)
Débit d'alimentation du bac de aaturation
en eaux chargées ( a^x h~M
Teaps de rétention ainiaua de l'effluent
dans le bac de aaturation (h)
Voluae des bacs de stockage du réactif alcalin
et des nutrients (1)
Débit de recirculation
Débit de production de gaz :
Q - Y X 90« X Cu X Vu, a3x j-1)
Voluae de la cuve de stockage du gaz (a^)
Pression d'injection du gaza la base du Pilote (ata)
Energie calorifique à fournir pour le chauffage
de la charge ( kgJ x j-1 ) avec une teapérature
de la charge de l'ordre de 15<'C )
Pertes theraiques à travers les parois du digesteur(%)
Energie calorifique totale consoaaée (kg xj-1 )
(avec un débit d'aliaentation de 6 B3 x j~l)
Puissance de chauffage (kH) ( les calculs ne font
pas intervenir un coefficient d'échange theraique)
VALEUR
1
0,79
1,5
1,18
2,4 10"^ - 5,9
0,78
2
1,1
60
1.500
5
6
500
à voir selon le
fonctionneaent du
pilote.
1 - 5
1
2
502.320
10
6 10^
7

49. I tXl
®:
'^.Vf NT
B4C TAMPON
NF.IJTRALISAnON
V ;IÇOOI
-ÎXh ^
du 'rocitr
Duisa/x:* = S hw 1 ,
chauf'nae flKtriour
}•' -ijj
»E5ERV0IR
OEAU CHAUCE
_ _ . ^ Í A 1 | '"A'TÇi
eovíHoppe c^aufTonf*
pomp» d* fíCircUfrtion
drs bours
PILOTE ANAEROBIE-PROCEDE LIT FIXE
SCHEMA DE PRINCIPE
o

50. Gaz
loaJ
RE5£P"iOR
OEAU CHALCe
rfc« M,i M,0
^ - ( M m - corfinj)
! I
»-I H RH ni conti™ »^^^ ÜT^
(a««c svst^nw dt n«aaM9«
d*« cop(*uri)
REACTEUR
ANAEROBlE
« =1,00 m
V = I.ZJTT"
1,5 m
^ .
RíOT-iJution (iu qaz
BAC TAMPON
NE'J'^ALISATIOH
V = ;ÇCOI
PILOTE ANAERGBIE-PROCEDE CONTACT
SCHEMA OE PRINCIPE
'"UVE OF
'•jT'^CKAGF
DU "-Ai
V - 1 „1
i
-ÍX] J
EAii rRA¡"^f;

51. Ml
2.3. - PROSPECTION ET CHOIX D U MATERIEL
La démarche suivie a comporté plusieurs points :
- une analyse approfondie des caractéristiques du matériel requis ;
- un inventaire des possibilités offertes sur le marché ;
- le contact avec les technico-commerciaux des sociétés four­nissant
le matériel recherché avec, pour chaque matériel, la récep­tion
d'une ou plusieurs propositions (ou devis) ;
- une réflexion sur les avantages, les inconvénients, le rapport
qualité/prix de chaque matériel, ainsi que la comparaison de
propositions visant le même appareil ;
- le choix définitif.
Le tableau 5 (page 't3)dresse la liste des différents matériels de
l'installation de traitement anaérobie.

52. 43
TABLEAU 5 : PROPOSITION ET CHOIX DES MATERIELS DE L'INSTALLATION DE TRAITEMENT ANAEROBIE
1/ LE GROS OEUVRE
. Hoaogénéité de l'ins­tallation
de traite-
•ent anaérobie >
avoir recours à une
seule société pour le
gros oeuvre.
. Automatiser au
•axinun l'installation
pour permettre une
relative autonomie
du pilote.
REACTEUR ANAEROBIE
DECANTEUR
DEGAZEUR
GAZOMETRE
MATERIEL POUR LE PRE­TRAITEMENT
DE L'EFFLUENT
MATERIELS DIVERS
HEURES DE TRAVAIL
. ENSEMBLE DES POMPES
COMPRESSEUR
POSTE STABILISATEUR
DE TEMPERATURE
Caractéristiques du matériel requis Possibilités offertes sur le marché Description du matériel choisi
. 0 Im, H. 1,75m, modulaire, en PVC, calorifugeage
Double enveloppe pour circulation d'eau chaude,
température max. TO^C.
. 0 Im, en PVC transparent
. En PVC transparent
. Volume : 1 m^
. Cuves, pompes doseuses, automatisme
de prétraitement.
. Tuyauteries, armoire électrique
. Montage de l'ensemble du Pilote
Pompes d'alimentation du rêacteur,de recirculatim
Pompes péristaltiques pour le circuit
de la mesure du pH
Compresseur/pompe à vide à membrane pour
la circulation du gaz.
P = 8 kH, avec régulation de température
Fournisseur
SOCIETE
S.A.P.S
BARRIER
DELASCO
KURT NEUBERGER
FRANCE
PARMILLEUX
2/ CAPTEURS
Capteurs pouvant travailler, en continu
sur des eaux chargées.
Gamme très réduite d'appareils de mesure pouvant
fonctionner en continu sur des eaux chargées.
( problèmes d'encrassement, quasi-inexistance
de systèmes d'auto-nettoyage ) (38)
. Coût élevé de ce type de matériel
SONDE DE TEMPERATURE
PH HETRE
ET RH METRE.
CAPTEUR POUR MESURER
LE DEBIT DE GAZ
CAPTEUR POUR
L'ANALYSE DU GAZ.
CAPTEUR POUR LA
MESURE DES A.G.V
D.C.O. METRE
DEBIT METRES
. Système d'auto-nettoyage indispensable
Pas de problème d'encrassement; la sonde n'est
pas en contact directement avec la liqueur de
digestion mais dans un "doigt de gant" externe.
. Nettoyage des électrodes par brosse ( à pros­crire
: altération possible de la surface de
verre de l'électrode de pH, en raison de la pré­sence
de M.E.S abrasives )
. Autonettoyage par ultrasons ( coût élevé )
Mesurer des faibles valeurs du débit
( 200 1/h )
Compteur volunétrique d'expérience.
Connaître la composition du gaz
( CH 4, CO 2, H 2, N 2 ... )
La méthode de préparation des A.G.V doit être
simple. On désire pouvoir distinguer les diffé­rents
A.G.V. Une mesure en continu serait
souhaitable.
. Analyseur infra-rouge ( de maniement simple
mais ne donne la composition du gaz
Qu'en CO 2 et CH 4 )
. Chromatographe en phase gazeuse ( Conseillé
par Mrs DI BENEDETTO et MARCHAND (39)
. Chromatographe en phase gazeuse. Il semble
difficile de pouvoir mesurer les A.G.Ven'continu
Vérifier périodiquement le débit des pompes.
Le coût de ce matériel ne doit pas être élevé
Elément Pt 100, transmetteur et régulateur
Nettoyage des capteurs par ultra-sons
Compteur hydraulique type 1 dm^
Enregistrement en continu du débit en position­nant
une cellule de lecture électronique sur le
cadran du compteur.
Chromatographe type IGC 10 H ( catharomètre )
avec injection automatique des gaz.
Une analyse demande quelques minutes.
Projet encore à l'étude en Juillet 82.
Projet encore à l'étude en 82.
Gyromètres
PHILIPS
SCHLUMBERGER
INTERSMAT
GEMU
3/ MATERIEL
D'ENREGISTREMENT
ET DE STOCKAGE
DES DONNEES.
ENREGISTREUR
SUR PAPIER
ENREGISTREUR-INTE-GRATEUR-
CALCULATEUR
CHAINE D'ACQUI­SITION
DES DONNEES
ORDINATEUR
. Matériel de terrain
. Les paramètres de la digestion ayant une évo­lution
lente, l'enregistrement par pointés suffit
Enregistreur à pointés a moteur linéaire
type PN 100 M V
Format 144X144
Enregistreur à 6 couleurs et 3 gammes.
. Dépouiller les résultats en provenance
du chromatographe. Type I.C.R. 1 -B
. Stocker les données en vue d'une exploitation
ultérieure des résultats.
Chaîne T.A.D 840 B , panier précâblé 16 voies
Enregistreur T.A.D 940 E
Traiter directement les résultats et
contrSler la fermentation.
Microordinateur 64 K octets Projet encore à l'étude en juillet 82
CE.M
INTERSMAT
T.A.D
FONTAINE
INFORMATIQUE

53. I
p
I
Conclusion

54. .4¿f
CONCLUSION
Le pilote, décrit dans cette étude, sera terminé au mois de Février 83, et
fera l'objet d'essais à la Plate-Forme de Colombes. Doté de capteurs, d'appa­reils
d'enregistrement et d'un équipement assez complet pour permettre
une relative autonomie de son fonctionnement, il sera un outil précieux pour
confirmer expérimentalement les potentialités et les modalités d'application
des procédés de méthanisation et permettre une meilleure conduite des
digesteurs.
Les premiers essais mis en oeuvre avec cet appareil auront un triple
objectif :
- tester le fonctionnement en continu d'appareils de mesure des prin­cipaux
paramètres caractéristiques de la méthanisation,
- acquérir un savoir-faire sur une technique d'épuration nouvelle,
- stocker le maximum de résultats, en vue de leur exploitation ulté­rieure.
Ce troisième objectif s'est précisé à la suite de rencontres avec M . A L B A G N A C ,
Directeur de la Station de Technologie Alimentaire. LN.R.A.Lille, et M . POVY,
Professeur à l'unité d'automatisme de l'Université des Sciences et Techniques
de Lille. Ces personnes désiraient travailler sur la détermination éventuelle
d'un modèle mathématique du processus de méthanisation. La sophistication
du pilote mis en place par l'Agence (plus précisément son équipement en
appareils de mesure, d'enregistrement et de stockage des données) peut être
un atout pour la vérification et l'adaptation de ce modèle. Des contacts ont
donc été établis avec Lille. M . A L B A G N A C , dont le Laboratoire en matière
de méthanisation est de compétence reconnue, a accepté d'aider l'Agence de
Bassin dans la conduite d'un digesteur anaérobie.
Ces axes du programme d'essais orientent, dansses débuts tout au moins,
l'utilisation du pilote vers une recherche de type laboratoire, à la Plate-
Forme de Colombes et non sur des sites d'application.
Compte tenu de l'objectif, les expériences de méthanisation se feront dans
les conditions suivantes :
- l'effluent à traiter sera de composition connue et stable, adapté au
traitement dans un filtre. Ainsi les problèmes de démarrage et de
conduite de la fermentation méthanique, dûs au substrat, seront
limités au maximum. De plus, la méthanisation de ce type d'effluent
aura déjà fait l'objet de publications : il sera possible de faire la
corrélation entre les résultats obtenus et les résultats de la lit­térature.
- le procédé de méthanisation choisi sera le filtre. Sa mise en oeuvre
présente un peu d'originalité, du fait des quelques variantes dans sa
conception (alimentation par le haut, materiel de remplissage tubu-laire).
Le matériau de fixation de la biomasse pourra être le cloisonyle,
garnissage plastique formé de tubes cloisonnés en PVC. (40)