Détermination de la production de méthane d’installations de digestion industrielles à partir de tests BMP en laboratoire

Les performances d’une installation de digestion doivent pouvoir être estimées à l’aide de tests rapides et de coûts raisonnables, qui permettront de prédire les recettes en énergie de l’installation, et donc son équilibre financier. Ce projet a pour but d’établir si des tests en laboratoire, préalablement définis, permettent de prédire la production d’énergie d’une installation à échelle réelle, et le cas échéant quel facteur d’extrapolation il faut alors appliquer. La démarche retenue vise à comparer les résultats de production de méthane, d’une part calculée à partir de tests BMP en laboratoire, et d’autre part mesurée sur des installations industrielles, pour les mêmes substrats au cours de la même période. Deux installations de référence prennent part à ce projet. La première est la station d’épuration de Berne. Elle traite environ 234'000 t/an de boues mélangées à 7 types de co-substrats dans un procédé liquide infiniment mélangé. La deuxième est l’installation de traitement biologique des déchets organiques de la SATOM à Villeneuve. Elle traite environ 20'000 t/an de déchets verts des ménages et des collectivités ainsi que des déchets alimentaires de restaurants et de supermarchés (lavures), avec un procédé piston à forte teneur en matière sèche. Une recherche bibliographique a montré que les études sur l’impact de différents paramètres sur les tests BMP donnent des résultats très contradictoires, notamment sur la préparation, la conservation des échantillons et l’additivité des résultats dans le cas de mélanges. Afin de mener à bien le travail expérimental, deux appareils AMPTS II, fournis par l’entreprise Bioprocess Control, ont été acquis par le Laboratoire de Biotechnologie Environnementale (LBE) de l’EPFL. Ces installations permettent une mesure de la production de méthane automatique et en continue et donc un gain de temps important par rapport aux méthodes de mesures manuelles. La première étape expérimentale était de s’assurer du bon fonctionnement des installations AMPTS II et de la fiabilité des résultats fournis par ce système. Pour cela, des tests positifs réalisés avec de la cellulose, substrat souvent utilisé comme référence et bien connu dans le domaine des tests BMP, ont été effectués. Ils ont permis d’ajuster le protocole pour cette technologie. Le principe d’additivité de la production de méthane d’un mélange à partir de ses constituants individuels a été étudié. Pour ce faire, des co-digestions de 10 mélanges différents de substrats aussi divers que des déchets verts, des boues de STEP, des déchets alimentaires, des graisses ou de l’éthanol ont été comparées aux résultats obtenus par calcul à partir de la production des substrats simples. Le test statistique de Student a montré qu’il n’y avait pas de différences significatives : les résultats sont donc additifs. Des campagnes d’échantillonnage ont été effectuées sur les deux installations industrielles à Berne et à Villeneuve. Un nombre important d’échantillons a été pré