La biométhanisation de fumier de bovin à une température psychotrophe

Rivard, Pierre J. (2015). La biométhanisation de fumier de bovin à une température psychotrophe. (Thèse de doctorat). Université du Québec en Abitibi-Témiscamingue. Repéré dans Depositum à https://depositum.uqat.ca/id/eprint/642

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Résumé

Pour réaliser cette étude, quatre expériences ont été réalisées : 1) démarrage de la biométhanisation, à température psychrotrophe, à l’aide de liquide du rumen provenant d’un bovin et celui d’un orignal; 2) mesurer les quantités de bactéries pathogènes contenues dans des fumiers solides de bovin de boucherie soumis à différentes conditions de température (-20 à 20 °C) et de traitements anaérobies; 3) démarrage à l’aide d’une technique de digestion anaérobie en lot discontinu à une et deux étapes et les comparer; 4) évaluer la digestion anaérobie de différents mélanges de litières (bois, paille d’avoine et mousse de sphaigne) afin de mesurer leur production de méthane et leur niveau de dégradation après leur traitement. Cette recherche visait à explorer des solutions agroenvironnement pour les producteurs de bovins de boucherie. Cette recherche a permis de développer un nouveau procédé de biométhanisation destiné au traitement des matières organiques sous une texture solide. La biométhanisation ou digestion anaérobie est un procédé biologique de dégradation de la matière organique qui se réalise en absence d’oxygène et produit du biogaz contenant principalement du méthane (CH4), du dioxyde de carbone (CO2) et dans une plus faible proportion du H2S et d’autres types de gaz (H2, N2, NH3, SO42-) (Degrémont, 2005). La production de méthane à partir de déchets solides a fait l’objet de peu de recherche jusqu’à maintenant en agriculture. Les objectifs de cette recherche étaient d’étudier la biométhanisation, à des températures psychrotrophes, comme technique de stabilisation pour le fumier de bovin de boucherie et évaluer la production de méthane associé à cette technique.
Les liquides contenus dans l’estomac des ruminants contiennent des microorganismes spécifiques efficaces pour dégrader des matières contenant de la cellulose. La flore de l’estomac des ruminants est mésophile (37 °C) et en réduisant la température de façon graduelle (par strate de 4 °C), les microorganismes psychrotolérants ont produit du méthane à une température de 20 °C après une période de 67 jours d’adaptation. Cependant, les rendements méthaniers ont été très faibles et malgré d’autres essais de démarrage (digestion à deux étapes), les microorganismes du rumen ne se sont pas adaptés à dégrader un matériel riche en fibres lignocellulosiques à une température psychrotrophe de 20 °C.
La digestion anaérobie est réalisée par des populations bactériennes qui forment des associations stables entre chaque étape du procédé. Le procédé se divise en quatre
étapes : l’hydrolyse, l’acidogénèse, l’acétogénèse et la méthanogénèse. Dans cette expérience, la digestion anaérobie a été séparée en deux étapes. La digestion anaérobie en deux étapes a produit un volume de biogaz de 27,7 % supérieur en comparaison à une digestion anaérobie à une seule étape (P<0,05). Le pH à l’intérieur des digesteurs anaérobies à deux étapes a été supérieur et plus près d’un niveau optimal de pH (7,10-7,21) propice à la méthanisation. Un pH neutre et un faible niveau d’AGV ont été observés et sont des indices d’une absence d’inhibition durant le procédé de dégradation anaérobie.
Les différentes litières utilisées en agriculture (paille de céréales, bois et mousse de sphaigne) ont des propriétés physiques et chimiques différentes. Ces propriétés modifient la vitesse de dégradation des matières organiques et influencent la production de méthane et les propriétés physiques et chimiques du digestat produit. Des mesures sur le rendement méthanier de trois différents mélanges de litière (1:1 massique pour des composés binaires et 1:1:1 pour un mélange des trois litières) ont permis de constater la contribution apportée par la mousse de sphaigne sur les quantités produites de biométhane. La mousse de sphaigne utilisée lors de nos expériences contenait des quantités importantes d’azote total en comparaison aux autres types de litière testée. La présence de mousse de sphaigne dans la litière a favorisé la production de méthane pour les différents mélanges de litières. La production de méthane, le contenu en lignine, en hémicellulose et en azote total expliquent 94,5 % des variations des différents paramètres mesurés.

Type de document:	Thèse ou mémoires (Thèse de doctorat)
Directeur de mémoire/thèse:	Drouin, Pascal
Codirecteurs de mémoire/thèse:	Massé, Daniel
Mots-clés libres:	biométhanisation, digestion, anaérobie, sèche, solide, lignocellulosique, rumen.
Divisions:	Forêts > Doctorat en sciences de l'environnement
Date de dépôt:	25 mai 2015 19:42
Dernière modification:	25 mai 2015 19:42
URI:	https://depositum.uqat.ca/id/eprint/642

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