Digestion anaérobie par voie sèche de résidus lignocellulosiques : Etude dynamique des relations entre paramètres de procédés, caractéristiques du substrat et écosystème microbien

Biogas processes, containing low water content, present many economical and practical advantages: low energy consumption, high loading rate, low digestate post treatments... These observations led to the development at large scale of the solid-state anaerobic digestion of lignocellulosic residues, such as wheat straw. However, the digester optimization is currently limited by a lack of fundamental knowledge. The aim of this thesis is to better optimize the process degradation taking into account the effects of process parameters on the interaction between the substrate and the micro-organisms. Original strategies and innovative analytic tools were developed to allow a precise study of dry media. Results showed that water content is the main parameter that controls the process, while its start-up depends on the quantity of micro-organisms. Moreover, despite a higher risk of process failure, fine milling of the lignocellulosic residues is recommended to improve the microbial action.

Les procédés de production de biogaz à faibles teneurs en eau présentent de nombreux avantages économiques et pratiques : consommations énergétiques réduites, fortes charges d’alimentation, peu de post-traitements des digestats… Ce constat a permis de développer à grande échelle la digestion par voie sèche des résidus lignocellulosiques, tels que les pailles de céréales. Cependant, l’optimisation de ces digesteurs est actuellement limitée par un manque de connaissances fondamentales. L’objectif de cette thèse est d’optimiser le processus de dégradation par la prise en compte de l’effet des paramètres de procédés sur les interactions entre le substrat et les micro-organismes. Des stratégies originales et des outils d’analyses innovants ont été développés pour permettre une étude précise des milieux secs. Les résultats montrent que la teneur en eau est le paramètre principal pour contrôler le procédé, tandis que le démarrage dépend de la quantité de micro-organismes. De plus, malgré un risque accru de dysfonctionnement du procédé lorsque les substrats sont broyés finement, ce prétraitement est recommandé pour faciliter l’action microbienne.