Dossier - Biogaz Le procédé de méthanisation des boues est réalisé dans d'imposantes structures cylindriques, appelées digesteurs. La première phase, l’hydrolyse suivie d’une acidogénèse, dégrade les chaines organiques complexes en composés plus simples. Ces derniers sont ensuite convertis en acide acétique par les bactéries acétogènes, avant que la méthanogénèse ne transforme ces molécules en méthane et gaz carbonique. Au final, le biogaz produit est composé majoritairement de méthane (CH 4) à 65%, de dioxyde de carbone (CO2) à 35% et d’autres composés comme l’hydrogène sulfuré (H 2 S). Par ailleurs, la méthanisation nécessite certaines conditions physicochimiques pour optimiser les réactions biologiques. En France, la très grande majorité des stations produisant du biogaz est équipée d’un procédé mésophile qui digère les boues à une température voisine de 35-37 °C pendant une vingtaine de jours. Plus rapide mais rarement employée, la digestion thermophile s’effectue à 55 °C sur une durée d’environ douze jours. Ces deux types de digestion fournissent des résultats à peu près équivalents en termes d’élimination des matières organiques, de production de biogaz ou de facilité de mise en régime. « Le choix dépend surtout de ce que souhaite la collectivité au départ. Le procédé mésophile demande ainsi un investissement plus important que celui thermophile, mais présente des coûts d’exploitation moins onéreux », détaille Christelle Metral, responsable Marketing Développement chez Degrémont. Ces deux procédés de digestion permettent ainsi de produire entre 0,9 et 1,1 Nm 3 (normaux mètres cube) de biogaz pour 1 kg de matière volatile détruite. Dans certains cas, cette production peut être moindre, notamment lors d’épisodes pluvieux importants qui provoquent une plus grande minéralisation des boues. Le taux de matière minérale étant plus élevé, la 60 Degrémont concentration en matière organique dans les boues peut diminuer à 60-62%, alors que traditionnellement, elle peut atteindre 70%. Par ailleurs, il faut que l’exploitant respecte la charge nominale que peut accepter le digesteur pour obtenir un rendement de dégradation optimale. « La méthanisation est un processus biologique qui demande ainsi d’être piloté finement », précise Marc Cantegril, responsable marché boues et énergie chez Veolia Eau Solutions & Technologies. La suralimentation du digesteur avec une quantité excessive de biomasse peut ainsi avoir des conséquences graves sur le plan économique, pouvant aboutir à la perte de la biomasse. De l’autre côté, une sous-alimentation représente un manque à gagner qui peut être conséquent. Enfin, l’objectif est d’avoir des boues ayant un fort potentiel méthanogène, donc des boues de décantation primaire et/ou des boues biologiques non stabilisées (issues de procédés tels que la biofiltration ou les cultures fixées fluidisées), ou des boues d’aération prolongée mélangées à des boues primaires. En effet, la digestion de boues biologiques d’aération prolongée seules n’est pas intéressante, ces boues ayant une teneur en matière organique trop faible. Favoriser la lyse cellulaire Pour augmenter la production de biogaz, notamment issue des boues biologiques d’aération prolongée, de nouveaux procédés de prétraitement des boues ont été développés ces dernières années. Ces nouvelles technologies ont pour objectif d’améliorer la phase d’hydrolyse dont le rendement de la digestion dépend principalement. Degrémont, avec le Digelis Turbo et Veolia avec le Bio Thelys et Exelys proposent ainsi des solutions d’hydrolyse thermique qui consistent à amener les boues à une température de 160 °C pendant une trentaine de minutes. Ce traitement accroît l’abattement global de la matière organique dans le digesteur. « L’hydrolyse thermique rend davantage mobilisable la matière organique enfermée dans le cytoplasme des cellules en détruisant les membranes de ces dernières. Les bactéries ne dépensent donc plus d’énergie pour cette lyse cellulaire, ce qui offre un gain de rendement », indique Sébastien Lavigne, technicien assainissement du Syndicat intercommunal de la Vallée de l’Ondaine. Ce syndicat gère la station du Pertuiset dans la Loire, un des quatre sites en France à être équipés du Bio Thelys de Veolia. Outre une production de biogaz optimisée, ces procédés présentent l’avantage de réduire considérablement le volume de boue, d’aider à leur déshydratation après digestion et de doubler la capacité des digesteurs sur une installation existante. Ces L’eau L’eau magazine magazine novembre juin 2011 2012 N°17 N°20