Les secrets microbiens qui transforment la production de biogaz
Le biogaz est une source d’énergie stockable et renouvelable, mais sa production par digestion anaérobie n’est pas encore totalement comprise. Les scientifiques et les ingénieurs qualifient encore de «boîte noire» les transformations qui se produisent au cours du processus réalisé par les micro-organismes. Le projet MICRO4BIOGAS(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l’UE, entend éclaircir ce mystère biologique et optimiser le processus de production de biogaz. «MICRO4BIOGAS s’est attaché à améliorer le processus de deux manières», explique Manuel Porcar, coordinateur du projet MICRO4BIOGAS et chercheur à l’université de Valence. La recherche a permis d’approfondir la compréhension microbiologique de la digestion anaérobie grâce à des techniques d’analyse avancées et de sélectionner des «micro-organismes clés impliqués dans le processus qui peuvent améliorer la stabilité, la robustesse et le rendement de la production de biogaz».
Élucider les secrets microbiens
MICRO4BIOGAS a obtenu des résultats exceptionnels avec ses deux approches. L’une des réalisations les plus importantes du projet a été la découverte d’une communauté microbienne centrale commune à la plupart des digesteurs anaérobies du monde entier. «Darwinibacteriales est un nouvel ordre taxonomique qui a été décrit dans le cadre de ce projet et qui semble améliorer la production de méthane grâce à son interaction avec les méthanogènes(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) », explique Manuel Porcar. L’équipe de recherche a réussi à isoler des souches microbiennes qui ont apporté des améliorations mesurables à la production de biogaz. Des essais en laboratoire et à l’échelle préindustrielle ont révélé que plusieurs souches pouvaient augmenter la production de biogaz de plus de 15 %, avec dans certains cas une amélioration de la qualité du gaz due à une plus haute teneur en méthane. Des expériences ont révélé que la transplantation de digestats sélectionnés, les matières riches en nutriments qui demeurent après la digestion anaérobie, pouvait augmenter de 30 % la production de biogaz tout en réduisant les délais de démarrage de la production. Ces essais ont été réalisés dans l’usine pilote de biogaz d’Aras de los Olmos, une ville d’Espagne qui entend s’auto-approvisionner en énergie par des moyens renouvelables.
Développer des solutions pratiques de bioaugmentation
L’approche du projet s’est concentrée sur la bioaugmentation(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), à savoir l’introduction de micro-organismes bénéfiques pour améliorer les processus biologiques. Bien que cette technique soit utilisée dans de nombreux domaines scientifiques, son application à la production de biogaz a été limitée en raison du manque de connaissances relatives à la digestion anaérobie(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) et du manque d’additifs microbiens efficaces et scientifiquement validés. MICRO4BIOGAS a démontré que les souches microbiennes cultivées et la transplantation de microbiome pouvaient être des stratégies de bioaugmentation efficaces. Cette dernière est particulièrement précieuse lorsque les organismes ne peuvent être cultivés en laboratoire, comme les Darwinibacteriales. En vue d’un déploiement pratique, le projet envisage le développement de kits de bioaugmentation sous deux formes: des produits en poudre contenant des bactéries bénéfiques et des archées(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) ou des digestats sélectionnés enrichis de consortiums microbiens spécifiques. «Les exploitants d’usines n’auraient qu’à ajouter le produit au réacteur et attendre que la production de biogaz s’améliore», explique Manuel Porcar. Bien que des tests supplémentaires soient nécessaires avant que des produits soient prêts à être commercialisés, MICRO4BIOGAS a jeté les bases essentielles du développement de nouvelles solutions microbiennes. «La digestion anaérobie est un processus très variable qui se déroule différemment selon l’opérateur de biogaz. Nous devons déterminer si nos souches et nos communautés microbiennes peuvent soutenir tous les processus ou seulement améliorer certains d’entre eux», précise Manuel Porcar. «En outre, des facteurs non scientifiques, tels que la viabilité économique des additifs microbiens pour les producteurs ou le cadre réglementaire de leur commercialisation dans chaque pays, doivent encore être pris en compte. Cela dit, nous sommes beaucoup plus proches d’une application réelle qu’il y a quatre ans.» En déchiffrant la «boîte noire» de la digestion anaérobie, MICRO4BIOGAS ouvre la voie à des produits de bioaugmentation qui pourraient transformer les usines de biogaz du monde entier en producteurs d’énergie renouvelable efficaces et prévisibles, des progrès qui ne font que commencer.
