1.5. 1.3.2-Principe
de la méthanisation
Les bactéries hydrolytiques décomposent la
matière organique complexe (polymère) en chaine plus basique
(monomère). Cette étape est la plus lente du processus mais
essentielle pour les phases suivantes car elle permet de rendre la
matière absorbable pour la suite du processus.
D'après Batstone et al (2002) cité des
études de Vavilin et al (2008), la digestion ou dégradation
anaérobie (DA) de la matière organique complexe est
décrite comme un procédé séquentiel qui comprend
fondamentalement quatre (04) à savoir : l'hydrolyse,
l'acidogenèse l'acétogenèse et la
méthanogenèse.
1.6.
1.3.3-Différentes étapes biologiques de la digestion
anaérobie
La fermentation anaérobie ou digestion
anaérobie a lieu en absence d'oxygène, dans un milieu ayant un
potentiel redox compris entre -500 et -300 mV, dans une gamme de pH comprise
entre 6 et 8, et une teneur en eau et en nutriments suffisante (Moletta, 2008).
Lorsque ces conditions sont réunies, la matière organique est
dégradée par une succession de quatre étapes :
l'hydrolyse, l'acidogénèse, l'acétogénèse,
et la méthanogènes (Moletta, 2008). En fonction de la composition
des substrats en protéines, en carbohydrates et en lipides, les voies
métaboliques mises en jeu ne sont pas tout à fait identiques de
par la nature des enzymes et les bactéries impliquées. Toutefois,
les grands principes de chacune des étapes sont les mêmes et sont
détaillés dans la figure 5.
ü Hydrolyse
La fermentation permet de transformer la matière
organique en monomères : acides gras volatils et alcools. Les
bactéries acidogènes vont consommer le peu d'oxygène
présent pour assurer un environnement propice pour les étapes
suivantes. De l'ammoniac est également produit.
C'est une étape selon Elhabti et Lalanne (2014) rapide,
réalisée avec un pH acidecompris entre 4,5 et 6,3 et qui
résiste à la présence d'hydrogène. D'après
Vavilin et al., (2008)et Leung and Wang (2016), l'hydrolyse des
polymères organiques en monomères est assuréepar des
enzymes extracellulaires (hydrolases).
ü Acidogenèse
Les acides gras volatiles sont alors transformés en
acides acétique, dihydrogène (H2) et dioxyde de
carbone (CO2).
D'après Moletta (1993), c'est la phase la plus rapide
30 à 40 fois plus rapide que la précédente (l'hydrolyse) ;
elle se déroule à pH acide (entre 4,5 et 6,3) et est
inhibé par la présence d'oxygène (Elhabti and Lalanne,
2014). Au cours de cette étape, d'après Moletta (2008), les
monomères sont transformés en Acide Gras Volatil (AGV), en alcool
(éthanol), en acides organiques (lactique), en hydrogène et
dioxyde de carbone (CO2).
ü Acétogenèse
Cette étape est lente et se réalise à pH
neutre (entre 6,8 et 7,5). Les acétogènes sont des
bactéries strictes. Elles produisent des AGV qui seront convertie par la
suite en acide acétique, en hydrogène (H2) et en
dioxyde de carbone (CO2) (Montañés et al., 2014). Sous
l'action des bactéries acétogènes, les produits des deux
phases précédentes précurseurs du méthane à
savoir l'hydrogène et le dioxyde de carbone sont transformé en
acétate.
ü Méthanogenèse
Les produits de l'acétogenèse sont
minéralisés par des bactéries méthanogènes
hydrogénophile en biogaz composé de 50 à 70 % de
méthane (CH4), de 27 à 45% de dioxyde de carbone
(CO2) et de quelques gaz résiduels (3% maximum). Ces
bactéries qui ont une morphologie et des propriétés
biologiques très diversifiées ont besoin d'un environnement
anaérobie (sans oxygène) et sont très sensibles aux
changements de l'environnement.
La méthanogenèse est la dernière
étape de la DA ; en effet, selon De Vrieze et al (2012),
lesbactéries méthanogènes sont responsables de
l'étape finale et critique de la digestionanaérobie, qui est la
production du méthane et se réalise à pH neutre. Les
bactériesméthanogènes sont les moins tolérants et
les plus susceptible de stopper leur croissance àcause de l'ammoniac.
Selon Montanés et al (2014), la
méthanogenèse est assurée par deux grands groupes de
microorganismes à savoir les acetoclastiques (acétotrophes) et
les hydrogénophiles (hydrogénotrophes).
De façon générale, la
méthanisation peut se résumer en ses équations :
C6H12O6
3CO2 + 3CH4
Phase hydrogénotrophes
CO2 + 4H2
2H2O + CH4
Phase acétotrophes
Acétate + H2
CO2 + CH4 (Kouarogo, 2016)
La figure 5 présente le principe de la
méthanisation.
Figure 5: Schéma simplifié de la
digestion anaérobie
Source : www.methanisation.info/etapes.html
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