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Un processus de production d’enzymes amélioré donne davantage de biogaz

Pour convertir efficacement la biomasse en biogaz, il est nécessaire de disposer d’enzymes à l’efficacité prouvée et qu’il est possible de produire à l’échelle industrielle. Toutefois, à ce jour, le recours aux enzymes n’a pas rencontré le succès escompté et seuls des effets limités ont été observés.

Énergie

Le projet DEMETER, financé par l’UE, s’est attaqué à ce problème en augmentant le rendement de l’enzyme issue de Myceliophothora thermophila C1, connue sous le nom d’enzyme C1 et destinée à la production de biogaz, tout en réduisant les coûts. «Nous avons cherché à améliorer le rendement du processus de production de l’enzyme à l’échelle industrielle ainsi que le traitement en aval, réduisant ainsi le coût du produit final et rendant l’enzyme disponible pour une application à grande échelle dans la production de biogaz à travers l’Europe», rapporte Sandra Hinz, coordinatrice du projet. Au cours de l’initiative, un processus de fermentation améliorée pour la production d’enzymes a été développé en laboratoire. Les chercheurs ont analysé l’ancien protocole de fermentation et ont ajusté différents paramètres en fonction des résultats d’un modèle mathématique qu’ils ont développé en se basant sur une souche de production améliorée afin d’obtenir une enzyme de meilleure qualité. Par ailleurs, le processus de production d’enzymes a été optimisé pour augmenter la concentration d’enzymes d’au moins 50 %. «Le processus de fermentation améliorée a d’abord été validé dans un petit réacteur, à une échelle pilote, et la capacité du réacteur a ensuite été portée à 1 500 litres puis à 15 mètres cubes», explique Sandra Hinz.

Des propriétés améliorées

Le travail du consortium a permis d’augmenter la production d’enzymes de 50 %. Sandra Hinz explique: «Cela signifie qu’on peut, au cours d’un cycle de fermentation, produire 50 % d’enzymes en plus et qu’il faut donc avoir recours à un plus petit nombre de cycles de production. Outre cette augmentation du volume de production, le traitement en aval de l’enzyme a également été amélioré. Nous avons atteint in taux de récupération de l’enzyme supérieur à 95 %.» Les partenaires du projet ont testé l’efficacité de l’enzyme dans le cadre de neuf essais à grande échelle. «Nous avons eu recours à différents types d’installations de biogaz au cours de ces essais, notamment en matière de fermentation sèche et humide, ces installations employant différents substrats. Les données relatives aux essais menés sur les installations de grande envergure ont été évaluées et ont montré qu’il y avait, dans certains cas, une possible augmentation de l’efficacité de la dégradation des substrats, bien que celle-ci soit généralement faible», commente Sandra Hinz. Les chercheurs ont également constaté des changements au niveau des propriétés rhéologiques qui se sont traduits par une réduction de la consommation d’énergie des agitateurs, une meilleure fluidité du digestat ainsi qu’un nombre plus restreint de couches flottantes. Il a ainsi été possible d’observer les effets positifs de l’ajout de l’enzyme sur le processus de fermentation dans les installations, ce qui indique qu’il est possible d’améliorer le processus de production de biogaz en appliquant des dosages rentables. DEMETER a testé l’efficacité de l’enzyme à petite et à grande échelle lors d’essais de terrain. «En général, on a constaté que l’enzyme semblait présenter une légère augmentation de son efficacité», observe Sandra Hinz. «La majorité des exploitants d’installations ont signalé une amélioration de la façon dont le digestat s’écoulait, ainsi que de sa qualité globale. Par conséquent, les problèmes causés par les obstructions ou les couches flottantes ont diminué, tout comme les longues structures fibreuses se formant dans le digestat. Les données obtenues à partir d’un viscosimètre à tube capillaire nouvellement développé ont clairement montré que l’enzyme réduisait la viscosité du digestat.»

Des avantages financiers et environnementaux

L’évaluation technico-économique des résultats des essais de terrain a montré que le système de production de biogaz utilisant l’enzyme C1 était plus rentable que le système traditionnel qui n’a recours à aucune enzyme. «De plus, une analyse du cycle de vie incluant l’ensemble des étapes de la production de biogaz, de la collecte des résidus de matières premières servant à produire des aliments pour animaux et de la production d’enzymes au stockage du biogaz, a révélé un impact environnemental positif par rapport au processus traditionnel de production de biogaz», souligne Sandra Hinz.

Mots‑clés

DEMETER, enzyme, biogaz, fermentation, biomasse, enzyme C1, analyse du cycle de vie

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