Les tests visant à valider les performances du procédé de méthanisation de DualMetha, menés par l’INSA de Toulouse, sont terminés. Le rapport émet des conclusions très positives.

Dans le cadre du Programme d’investissements d’avenir (PIA), DualMetha a réalisé des tests en laboratoire afin de prouver l’efficacité de son système de méthanisation. Ces tests, menés par l’INSA de Toulouse et supervisés par Sébastien Pommier (Ingénieur de recherche spécialisée dans la méthanisation), ont confirmés les revendications de DualMetha et ont permis de mettre en avant la robustesse de ce système. Les principales conclusions de ces essais sont les suivantes :

Réacteur test pour la modélisation en laboratoire du procédé DualMetha (Crédit : INSA Toulouse).

Avantages de l’immersion complète des déchets organiques solides à 55°C. Les essais de méthanisation en immersion complète ont montré des résultats probants dans la mesure où, pour un mélange composé de fumier bovin et de résidus de maïs, 85% du potentiel méthanogène est exprimé au bout de 25 jours de dégradation alors que ce sont des matières normalement difficilement dégradables du fait de la présence de biomasse ligno-cellulosique.

De plus, en ce qui concerne les autres matières testées, les cinétiques de dégradation sont essentiellement limitées par l’étape d’hydrolyse des matières. A 55°C, cette étape est rapide, avec une constante apparente d’hydrolyse de 0,15 j-1 qui correspond à un avancement de réaction de 90% en environ 3 semaines.

Les pouvoirs méthanogènes mesurés sont légèrement plus faibles que les hypothèses de départ mais cette légère baisse est largement compensée par l’augmentation de la quantité de matière traitée du fait de la diminution du temps de séjour. Ces résultats permettent donc de soutenir que l’immersion maximise la biodisponibilité des substrats et évite l’existence de zones mal humidifiées, en comparaison avec des procédés discontinus à percolation sans immersion. Ainsi, l’immersion optimise et accélère la dégradation de la matière.

Avantages de la recirculation de liquide entre le digesteur liquide et les cuves de digestion solides. La recirculation permet au système d’encaisser des surcharges organiques importantes et les acidoses ponctuelles induites. En effet, contrairement aux procédés discontinus à percolation sans immersion, la survenue d’acidose en début de réaction est rapidement absorbée grâce à la recirculation du liquide entre le digesteur central et la cuve solide inhibée, ce qui accélère d’autant plus la cinétique de dégradation des déchets solides (d’après les simulations, le temps de séjour de 18 jours est suffisant pour assurer la production visée).

Ces essais ont démontré que la possibilité d’augmenter l’intensité de recirculation du liquide permet d’atteindre des charges organiques alimentées très importantes (jusqu’à 8kgMO/m3/j, en sachant que pour un projet permettant de produire environ 100 m3/h de biométhane, la charge organique est autour de 3-4 kgMO/m3/j). Il est donc possible, d’après ces essais, d’ajouter 1000 tonnes de glycérine par an en ajustant le débit de recirculation du liquide.

Cette quantité est cependant principalement limitée par l’accumulation de sels engendrée par l’ajout de glycérine et non du fait du caractère rapidement biodégradable propice à la survenue de surcharges organiques. De ces conclusions, il ressort donc qu’une autre manière de compenser les pouvoirs méthanogènes légèrement plus bas est de rajouter des intrants liquides méthanogènes.

Besoins hydriques du système du fait de la capacité de rétention des massifs solides. Une des ambitions du système Dual-Métha est de pouvoir effectuer la méthanisation simultanée d’intrants liquides et solides avec un bilan matières déficitaire en liquide. Ainsi, ces essais ont montré que les intrants testés entrainaient bien l’absorption d’eau après égouttage.

Perspectives d’augmentation de la charge organique. De par la robustesse du système mise en avant durant ces essais, il pourrait être possible d’augmenter la charge organique appliquée au procédé DualMetha. Cependant, celle-ci est principalement limitée par la densité maximale de chargement des cuves d’immersion. En effet, durant les essais, une densité maximale moyenne a été évaluée à 150kgMS/m3, toutes matières confondues.

Cette densité est suffisante pour un projet permettant de produire  environ 100m3 de biométhane par heure. Cependant, dans le cas où on souhaiterait pousser le système à une production de biométhane plus importante, une densité maximale plus grande devra être atteinte. L’effet de masse d’un tas de matière de 6m de haut correspondant à la hauteur de la cuve, n’a pas pu vraiment être appréhendé (uniquement à l’aide d’extrapolations). Cette densité sera alors déterminée lors des essais sur maquette où l’utilisation d’une cuve de digestion solide taille réelle permettra de déterminer la densité de chargement réelle.

Il faut noter que ces essais ont mis en évidence les points de vigilances suivants :

• la robustesse du procédé est essentiellement liée à la capacité d’inoculation et de dilution de la cuve centrale. Par conséquent, deux points de vigilances doivent être soulignés :
  • Eviter l’accumulation de composés toxiques, en particulier d’azote ammoniacal ou de sels présents dans la glycérine (les simulations ont tout de même permis de montrer que les taux d’accumulation atteints restaient acceptables dans le cas de l’ajout de 1000 tonnes de glycérine par an). La charge azotée de l’alimentation liquide doit donc être limitée.
  • Maintenir une population microbienne suffisamment active dans le système en particulier au démarrage de l’installation. Il faudra donc choisir un remplissage de la cuve centrale par un milieu fortement inoculant (ex : lisier et/ou digestat liquide provenant d’une autre unité de méthanisation) tout en s’assurant que ce liquide ne soit pas trop azoté.
• les essais de rétention ont été effectués sur des matières non dégradées. Des essais supplémentaires permettant de mesurer la capacité de rétention de mélanges de matières dégradée seront donc effectués lors des tests maquette.

En résumé, les essais ont démontré que le procédé  DualMetha garantissait une grande robustesse et une potentialité d’évolution intéressante, par augmentation de la charge organique alimentée. Cette robustesse est essentiellement liée à l’immersion des déchets solides et à la capacité d’inoculation et de dilution de la cuve centrale. Par ailleurs, l’hypothèse stipulant la nécessité d’apporter du liquide afin de maintenir un bilan hydrique stable du fait des absorptions de liquide par les massifs solides est approuvée.