FR3030573A1 - Biostimulation in-situ de l'hydrolyse de la matiere organique pour optimiser sa valorisation energetique - Google Patents

Biostimulation in-situ de l'hydrolyse de la matiere organique pour optimiser sa valorisation energetique Download PDF

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Abstract

La présente invention a pour objet un procédé de traitement de déchets organiques couplant une biostimulation in situ pour produire des enzymes hydrolytiques et une hydrolyse de la matière organique récalcitrante de déchets utilisant ces enzymes en vue d'une valorisation énergétique.

Description

Biostimulation in-situ de l'hydrolyse de la matière organique pour optimiser sa valorisation énergétique Domaine technique L'invention concerne de manière générale le domaine du traitement biologique et de la valorisation de déchets organiques. Plus particulièrement, l'invention concerne un procédé de traitement de déchets organiques couplant une biostimulation in situ pour produire des enzymes hydrolytiques et une hydrolyse de la matière organique récalcitrante de déchets utilisant ces enzymes en vue d'une valorisation énergétique. Etat de la technique L'hydrolyse correspond à une étape de fermentation solide qui favorise le développement de différents types de microorganismes, entre autres les champignons filamenteux, qui produisent des enzymes exocellulaires hydrolysantes. La production d'enzymes par fermentation solide est un procédé connu de l'homme de l'art et bien documenté dans la littérature scientifique1'2'3. Par ailleurs, on trouve également dans la littérature brevets des brevets et des demandes de brevet décrivant la production d'enzymes en milieu solide. Plus particulièrement, la demande de brevet en Malaisie MY 142205 «Solid state bioconversion of ou l palm biomass by white rot fungus for ligni nase production in rotary drum bioreactor» décrit l'utilisation de Phanerochaete chrysosporium pour produire la ligninase. Un substrat (ou déchet organique solide) est préparé (délignifié) avant la fermentation solide et ensuite l'enzyme produite est collectée. La demande internationale WO 2013/114282 («Reduction of non-starch polysaccharides and alpha-galactosides in soy-flour by means of solid-state fermentation using cellulolytic bacteria isolated from different environments» décrit un procédé de fermentation solide de la farine de soja à l'état solide, dans lequel des bactéries cellulolytiques sont inoculées dans le milieu. Enfin, la demande internationale WO 2013/162165 («Method for producing large quantities of cellulase using plam byproducts») décrit un procédé fermentation solide en utilisant le champignon Aspergillus oryzea pour produire la cellulase. L'inconvénient de ces procédés de fermentation solide réside dans le fait que la phase de préparation de la matrice solide doit permettre une granulométrie très fine, ce qui n'est pas possible sur des installations industrielles. D'autres types de préparation de la matrice impliquent également des prétraitements chimiques pour la délignification ou physiques comme la stérilisation et l'autoclavage. Il existe également la contrainte de la préparation de l'inoculum. Par ailleurs, il est connu de l'homme de l'art d'utiliser des enzymes pour dégrader la matière organique. Ainsi, on trouve dans la littérature scientifique un certain nombre d'articles décrivant des procédés de fermentation en milieu solide pour produire différents types d'enzymes, qui sont extraites et utilisées dans des tests de production de sucres réducteurs sur diverses matrices (dits tests de saccharification)4-5'6'7. De même, le brevet Russe RU 2238319 («Complex enzyme preparation for hydrolysis of vegetable waste, among them food waste») décrit l'utilisation d'enzymes (mélange d'enzymes) pour dégrader la matière organique. Le brevet américain US 7,270,751 («Method for treatment of sewage plant sludges by a fungal process») et les demandes de brevet américain US 2013/0040354 («Biogas production process with enzyme pre-treatment») et internationales WO 2010/000858 (« A personal wash bar») et WO 2013/163703 «Integrated process for producing enzyme formulations from agro-industrial waste and biofuel production» décrivent de manière plus spécifique l'hydrolyse enzymatique et la dégradation de la matière organique : - US 7,270,751 décrit un procédé de traitement des boues urbaines par des champignons, qui comprend une étape d'oxydation, puis une étape d'ajout d'antibiotique et de composé oxydant et enfin une étape d'injection d'un microchampignon dans le système pour assurer le traitement ; - dans US 2013/0040354 et WO 2010/000858, des prétraitements physique/chimique/biologique sont utilisés et suivis d'ajout d'enzymes externes et finalement d'une étape de fermentation ; - WO 2013/163703 décrit la production d'une formule spécifique d'enzyme par fermentation solide, qui est ensuite extraite et utilisée pour la production du bioéthanol ou autres produits de la chimie verte. Ainsi, les procédés connus de l'état de l'art utilisent les enzymes comme une solution pour l'hydrolyse de la matière organique récalcitrante. Mais ces enzymes sont produites, extraites et utilisées suite à des procédés impliquant un enchainement d'étapes complexes, ce qui implique un coût élevé surtout en ce qui concerne la phase de séparation et filtration du milieu liquide (pour récupérer les enzymes). Dans certains cas, des enzymes du commerce sont ajoutées au milieu ; mais cela implique des coûts importants, parfois inhibiteurs pour les applications environnementales. Ces différents procédés sont couteux et ne permettent pas nécessairement le traitement d'un substrat complexe. Par substrat, on entend, au sens de la présente invention, indistinctement tout type de déchets comprenant au moins une partie organique : déchets ménagers, verts ou industriels, des papiers ou cartons, ou la biomasse. Les substrats se présentent la plupart du temps sous forme solide, ou comprennent au moins une partie solide. Par substrat complexe, on entend, au sens de la présente invention, des déchets de diverses origines contenant de la matière organique récalcitrante. Le substrat complexe peut se présenter sous forme solide ou liquide. Description de l'invention Le but de la présente invention vise donc à pallier tout ou partie des inconvénients de l'art antérieur, par la mise en oeuvre d'un procédé de traitement de déchets organiques solides couplant une biostimulation in situ pour produire des enzymes hydrolytiques à partir d'un substrat et une hydrolyse de la matière organique récalcitrante des déchets à traiter utilisant ces enzymes. L'utilisation de ces enzymes produites in situ à partir de déchets (substrat) est plus efficace car plus adaptée aux déchets à traiter. Le fait d'utiliser un milieu solide complexe permet une production d'enzymes variée qui permettra une meilleure hydrolyse du substrat que l'on souhaite traiter du fait de sa composition complexe. En effet le substrat destiné à être traiter comprend différents composés qui nécessitent un mélange d'enzymes pour obtenir une hydrolyse optimale de la matière organique récalcitrante. Cela permet d'augmenter la performance du procédé anaérobie et donc la production d'énergie. Enfin, le fait de produire in situ les enzymes utilisées pour l'hydrolyse des déchets à traiter permet de simplifier le procédé de traitement et d'en diminuer considérablement le cout de fonctionnement. Plus particulièrement, la présente invention a pour objet un procédé de traitement d'un premier substrat au moins en partie organique et au moins en partie solide, comprenant les étapes suivantes : A. introduction d'un volume initial du premier substrat à traiter dans au moins un réacteur d'hydrolyse ; B. introduction d'un volume initial de second substrat dans au moins un réacteur de biostimulation ; C. biostimulation du second substrat contenu dans le réacteur de biostimulation, dans des conditions aérobies, à une température comprise entre 20°C et 40°C, un pH compris entre 4 et 7, un taux d'humidité compris entre 50% et 80% et un temps de séjour compris entre 1 et 5 jours pour assurer une hydrolyse au moins partielle de la partie organique dudit substrat et la production in-situ d'enzymes hydrolytiques ; D. percolation d'un liquide au travers du volume de deuxième substrat contenu dans le réacteur de biostimulation, pour former un premier lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques ; E. injection du premier lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques dans au moins un réacteur d'hydrolyse contenant le premier substrat à traiter ; F. hydrolyse du premier substrat par au moins en partie le premier lixiviat enrichi ; la succession des étapes C et D définissant un cycle de bio-stimulation. Les premier et second substrats peuvent être identiques ou différents. Dans le cadre de la présente invention, la production enzymatique est réalisée en milieu solide, donc dans un environnement différent de celui de la production actuelle à grande échelle des enzymes qui est réalisée en milieu liquide. Donc une production en milieu solide, que les substrats soient identiques ou différents, est plus avantageuse que les modes de production actuels.
Si les substrats sont identiques, le mélange enzymatique produit peut être plus ciblé. Toutefois ce n'est pas toujours le cas, et cela dépend de la nature des substrats utilisés. Les enzymes hydrolytiques utilisées pour l'hydrolyse du substrat à traiter (ou premier substrat) sont produites par biostimulation du second substrat contenu dans le réacteur de biostimulation, en milieu aérobie (étape C). Les conditions permettant cette biostimulation ont été définies pour l'ensemble des substrats utilisables dans le cadre de cette invention pour en extraire des enzymes hydrolytiques. Ces conditions se situent dans les gammes définies ci-après pour chacun des paramètres suivants : - température : comprise entre 20°C et 40°C, - pH : compris entre 4 et 7, - taux d'humidité : compris entre 50% et 80%, et - temps de séjour (dans le réacteur de biostimulation) : compris entre 1 et 5 jours. Des contrôles de pH, température et humidité sont nécessaires afin d'avoir un bon développement des microorganismes hydrolytiques, surtout les mycéliums des champignons filamenteux à partir desquels les enzymes hydrolytiques peuvent être produites. Ces champignons filamenteux peuvent avantageusement appartenir au groupe constitué des champignons Tri choderma sp., Aspergillus sp., Pleurotus sp., Penicillium sp., et Fomitopsis sp. Les enzymes hydrolytiques ainsi produites sont extraites par percolation (étape D) d'un liquide au travers du volume de deuxième substrat pour former un premier lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques. Le liquide utilisé pour la percolation au travers du volume du second substrat peut être de l'eau fraiche ou un lixiviat recyclé traité par méthanogénèse ou par digestion anaérobie, qui pourra être avantageusement aéré avant utilisation. La succession des étapes C et D peut être répétée jusqu'à épuisement du volume initial de second substrat dans le réacteur de biostimulation. Dans le cadre de la présente invention, on décidera de réaliser cette succession des étapes C et D en fonction d'une part de la performance du procédé selon l'invention et d'autre part le coût opérationnel lié à la mise en place d'un nouveau substrat, en veillant à maintenir un équilibre entre ces deux contraintes. Par épuisement d'un substrat, on entend, au sens de la présente invention, que la matière organique hydrolysable de ce substrat est en grande partie hydrolysée. Par ailleurs, un substrat dont la matière organique est en grande partie hydrolysée présente l'avantage que son post-traitement sera limité. Typiquement, le second substrat peut être utilisé pendant 3 à 5 cycles de biostimulation. Lorsque le volume initial de second substrat est épuisé, on peut avantageusement introduire un nouveau volume de second substrat dans le réacteur de biostimulation (étape supplémentaire G). Une fois le second substrat épuisé, il peut être avantageusement traité par un traitement aérobie pour obtenir un compost stabilisé. Par ailleurs, après formation par biostimulation d'un premier lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques, on l'injecte dans au moins un réacteur d'hydrolyse contenant le premier substrat à traiter (étape E), puis on hydrolyse le substrat à traiter par au moins en partie ce premier lixiviat (étape F). Selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape d'hydrolyse F du premier substrat à traiter peut se dérouler essentiellement en phase solide.
Avantageusement, l'étape F d'hydrolyse peut se dérouler dans un percolateur et comprendre les étapes suivantes : - étape de percolation du premier lixiviat à travers le substrat à traiter dans le percolateur, pour obtenir un deuxième lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques et en manières organiques hydrolysées ; et - étape de réinjection du deuxième lixiviat dans le percolateur jusqu'à épuisement du substrat à traiter (ou premier substrat), c'est-à-dire jusqu'à ce que la matière organique hydrolysable du premier substrat soit en grande partie hydrolysée. Lorsque le volume initial de premier substrat dans le percolateur est épuisé, on peut avantageusement y introduire un nouveau volume de premier substrat dans le réacteur de biostimulation (étape supplémentaire H). De même que pour le second substrat, une fois le premier substrat épuisé, ce dernier peut être avantageusement traité par un traitement aérobie pour obtenir un compost stabilisé. Selon un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape d'hydrolyse F du premier substrat à traiter peut se dérouler essentiellement en phase liquide dans un réacteur hydrolytique. A l'issue de l'étape F d'hydrolyse du premier substrat par le premier lixiviat, les produits issus de l'étape d'hydrolyse F peuvent être valorisés par une étape aval de méthanogénèse dans un méthaniseur, à l'issue de laquelle on obtient une eau traitée. Selon un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention, l'étape d'hydrolyse F peut être réalisée dans un réacteur de digestion anaérobie pour le traitement du premier substrat et la production de biogaz, à l'issue de laquelle on obtient une eau traitée.
De manière avantageuse, les eaux traitées issues du méthaniseur ou du digesteur anaérobie peuvent être utilisée comme liquide percolant au cours de l'étape D) de biostimulation dans le réacteur de biostimulation pour en extraire des enzymes hydrolytiques. Ces eaux usées traitées pourront être avantageusement aérées avant d'être recyclées pour être injectées dans ledit réacteur de biostimulation. Quelque soit le mode de réalisation envisagé, le premier lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques peut être issu d'un unique réacteur de biostimulation et alimenter une pluralité de réacteurs d'hydrolyse. Quelque soit le mode de réalisation envisagé, l'étape F d'hydrolyse du premier substrat peut se dérouler pendant plusieurs cycles de biostimulation, en fonction notamment de la nature du substrat à traiter. D'autres avantages et particularités de la présente invention résulteront de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées : o la figure lA représente un schéma de principe d'un réacteur de biostimulation 3 lors de l'étape C de biostimulation d'un substrat 2 pour en extraire des enzymes hydrolytiques 31 ; o la figure 1B représente un schéma de principe du réacteur de biostimulation 3 de la figure lA lors de l'étape D de percolation d'un liquide au travers du substrat de la figure lA ; o la figure 1C représente un schéma de principe du réacteur de biostimulation 3 des figures lA et 1B pour le traitement aérobie du substrat épuisé pour obtenir un compost stabilisé ; o la figure 2A représente un schéma de principe d'un percolateur 40 pour l'hydrolyse d'un substrat à traiter selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention ; o la figure 2B représente un schéma de principe du percolateur 40 de la figure 2A associé à un méthaniseur 7 pour valoriser par méthanogénèse les produits issus de l'hydrolyse du substrat à traiter en provenance du percolateur de la figure 2A ; o la figure 2C représente un schéma de principe du percolateur 40 des figures 2A et 2B pour traitement aérobie du substrat épuisé pour obtenir un compost stabilisé ; o la figure 3 représente un schéma de principe d'un réacteur hydrolytique 41 pour réaliser l'hydrolyse d'un substrat à traiter selon un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention ; o la figure 4 représente un schéma de principe d'un réacteur de digestion anaérobie 42 pour réaliser l'hydrolyse d'un substrat à traiter selon un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention ; o la figure 5 représente un schéma de principe de la filière de traitement dans son ensemble. Les éléments identiques représentés sur les figures 1 à 5 sont identifiés par des références numériques identiques. Sur les figures lA à 1C, on a représenté un réacteur de biostimulation 3 dans lequel se déroule le cycle de biostimulation d'un substrat 2 (second substrat qui n'est pas le substrat à traiter 1, mais qui peut être identique ou différent de ce substrat 1). La figure lA illustre l'étape C de biostimulation en milieu aérobie d'un substrat 2 pour produire des enzymes hydrolytiques 31, selon les conditions de fonctionnement suivantes : - température : comprise entre 20°C et 40°C, - pH : compris entre 4 et 7, - taux d'humidité : compris entre 50% et 80%, et - temps de séjour (dans le réacteur de biostimulation) : compris entre 1 et 5 jours. En dehors de ces gammes opératoires, la biostimulation du substrat est possible mais elle est très peu performante. La figure 1B illustre l'étape D de percolation d'un liquide 8 au travers du substrat 2 de la figure lA pour extraire les enzymes hydrolytiques 31 produites lors de l'étape C sous forme d'un premier lixiviat 5. Le liquide 8 utilisé pour cette extraction d'enzymes peut être de l'eau fraiche ou une eau traitée (effluent) obtenue à partir du recyclage des lixiviats par digestion anaérobie, comme illustré sur la figure 5. Cette eau traitée pourra d'ailleurs être avantageusement aérée avant sa réutilisation Le substrat 2 peut être utilisé pendant 3 à 5 cycles de biostimulation. Une fois épuisé, il est retiré du réacteur de biostimulation 3 et pourra avantageusement être traité par traitement aérobie pour obtenir un compost stabilisé 9, comme illustré sur la figure 1C. Sur les figures 2A à 2C, on a représenté un percolateur 40 dans lequel se déroule l'hydrolyse d'un substrat 1 à traiter selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention. La figure 2A illustre l'hydrolyse F en tant que telle du substrat 1 à traiter selon un premier mode de réalisation du procédé selon l'invention, qui se déroule en phase solide comme suit : on injecte le premier lixiviat 5 chargé en enzymes hydrolytiques dans un percolateur 40 contenant le substrat à traiter, ce premier lixiviat 5 percole au travers du substrat à traiter 1 pour hydrolyser la matière organique de ce substrat 1 : on obtient alors à la sortie du percolateur 40 un deuxième lixiviat 6 chargé en enzymes hydrolytiques et en matières organiques, que l'on fait recirculer dans le percolateur 40 jusqu'à ce que la matière organique hydrolysable du substrat 1 soit en grande partie hydrolysée (substrat 1 épuisé). Une fois cette étape d'hydrolyse terminée, ce deuxième lixiviat chargé en enzymes hydrolytiques et en matières organiques hydrolysées est envoyé dans un méthaniseur 7 pour la production de méthane, comme illustré en figure 2B. L'eau traitée 8 en sortie de méthaniseur 7 est partiellement recyclée en amont du procédé selon l'invention en étant réinjectée dans le réacteur de biostimulation 3 (cf. figure 5 représentant la filière dans son ensemble). Une fois épuisé, le substrat 1 est retiré du percolateur 40 et pourra avantageusement être traité par traitement aérobie pour obtenir un compost stabilisé 9, comme illustré sur la figure 2C. Sur la figure 3, on a représenté un réacteur hydrolytique 41 dans lequel se déroule l'hydrolyse F en phase liquide d'un substrat 1 à traiter selon un deuxième mode de réalisation du procédé selon l'invention : le premier lixiviat 5 chargé en enzymes hydrolytiques en provenance du réacteur de biostimulation 3 est injecté dans un réacteur hydrolytique 41 en amont d'un méthaniseur 7 afin d'améliorer ses performances dans le cadre d'un traitement par des procédés anaérobies en deux étapes tel que par exemple le procédé Biomet; en parallèle, on injecte dans ce réacteur hydrolytique 41 les déchets 1 à traiter. Les produits obtenus à la sortie du réacteur 41 sont valorisés en aval dans le méthaniseur 7 par la production de biogaz et l'eau traitée 8 en sortie de méthaniseur 7 est partiellement recyclée en amont du procédé selon l'invention en étant réinjectée dans le réacteur de biostimulation 3, comme illustré par la figure 5 représentant la filière dans son ensemble. Sur la figure 4, on a représenté un réacteur de digestion anaérobie 42 dans lequel se déroule l'hydrolyse F d'un substrat 1 à traiter selon un troisième mode de réalisation du procédé selon l'invention : le premier lixiviat 5 chargé en enzymes hydrolytiques en provenance du réacteur de biostimulation 3 est injecté dans un réacteur de digestion anaérobie 42 afin d'améliorer les performances du procédé de l'invention (par production de biogaz notamment) ; les étapes d'hydrolyse et de méthanogénèse sont ici réalisées dans le même réacteur 42 et correspondent à la digestion anaérobie ; de même que pour les premier et deuxième modes de réalisation du procédé selon l'invention, l'eau traitée 8 en sortie de réacteur 42 est partiellement recyclée en amont du procédé selon l'invention en étant réinjectée dans le réacteur de biostimulation 3, comme illustré par la figure 5 représentant la filière dans son ensemble. Les exemples suivants illustrent l'invention sans toutefois en limiter la portée. EXEMPLES On réalise l'hydrolyse de différents types de déchets dans un réacteur 42 de digestion anaérobie tel que celui illustré sur la figure 4. Dans le premier exemple, cette hydrolyse est réalisée selon un procédé traditionnel, c'est-à-dire sans ajout d'enzymes, tandis que dans le second exemple, on ajoute des enzymes commerciales, produites par fermentation en milieu liquide. Dans le troisième exemple, l'hydrolyse des déchets est réalisée conformément au procédé selon l'invention, en injectant dans le réacteur de digestion anaérobie 42 des enzymes hydrolytiques 31 en provenance d'un réacteur de biostimulation associé au réacteur de digestion anaérobie 42. Ces enzymes sont produites in-situ dans le réacteur de biostimulation 3 dans lequel se déroule le cycle de biostimulation d'un substrat de déchets ménagers ou agricoles (identique ou non aux déchets à traiter) selon les conditions de fonctionnement suivantes : Temps de séjour : 5 jours Humidité : 60% pH : 5 Température : 30°C L'issue de l'étape C de biostimulation, on fait percoler (étape D) un liquide (par exemple de l'eau fraiche) au travers du substrat pour former un lixiviat enrichi en enzymes hydrolytiques, que l'on injecte dans le réacteur anaérobie 42. Produits enzymes commerciales, produites par fermentation en milieu liquide, par exemple celles commercialisées par DSM sous la dénomination commerciale MethaPlusED. substrat de déchets ménagers, substrat de déchets agricoles, ces deux types de déchets étant riches en lignocellulose, matière organique récalcitrante non dégradée en conditions anaérobies.
Tests On évalue dans les trois exemples décrits ci-après la performance de l'hydrolyse des déchets à traiter par la mesure du gain en production de méthane (désigné par l'acronyme BMP pour « blomethane potential ». L'analyse BMP est réalisée selon les recommandations décrites par Angelidaki et al8. (2009). Résultats de tests On a rassemblé dans le tableau 1 ci-après les mesures de BMP obtenues pour les trois exemples testés. Ces mesures sont présentées dans le tableau 1 sous forme d'indice par rapport au procédé traditionnel auquel on attribue un indice 100. Tableau 1 mesures de BMP Exemple 1 Exemple 2 Exemple 3 Procédé Procédé mettant en Procédé selon traditionnel oeuvre des enzymes l'invention commerciales Déchet ménager 100 137 108 (gain de 37% / (gain de 8%/ procédé procédé traditionnel) traditionnel) Déchet agricole 100 120 111 (gain de 20% / (gain de 11%/ procédé procédé traditionnel) traditionnel) Pour la réalisation de ces mesures, les mêmes volumes de mélanges enzymatiques ont été ajoutés pour les trois exemples. Mais, les compositions de ces mélanges ne sont pas identiques. Le tableau 2 ci-dessous présente la composition des mélanges utilisés dans les procédés d'hydrolyse et de méthanogénèse des exemples 2 et 3. Cette composition est indiquée dans le tableau 2 en unités enzymatiques/ml pour 3 enzymes principales - cellulase totale ou FPase, - carboxymethylcellulase ou CMCase, - et 13-glucosidase. Tableau 2 Composition du mélange d'enzymes Composition du lixiviat provenant du réacteur 3 de biostimulation, commerciales utilisé dans utilisé dans l'exemple 3 (en l'exemple 2 (en Unités Unités enzymatiques/ml) enzymatiques/ml) FPase CMCase p- FPase CMCase p- glucosidase glucosidase 4 23 133 2 9 10 Les résultats du tableau 1 montrent certes qu'un gain en BMP est plus important par rapport au procédé traditionnel si des enzymes commerciales sont utilisées (37/8=4,6 fois plus pour des déchets ménagers, et 20/11= 1.8 plus pour des déchets agricoles). Mais, en termes d'unités enzymatiques, les écarts sont beaucoup plus importants entre le mélange d'enzymes commerciales de l'exemple 2 et le lixiviat de l'exemple 3 selon l'invention : ils varient entre 2 et 13,3 fois plus d'enzymes commerciales.
Cela signifie que pour un rendement comparable, il y aura besoin d'ajouter plus d'enzymes commerciales que d'enzymes produites par biostimulation. A noter que ces dernières sont produites sous des conditions opératoires qui requièrent moins de coûts opérationnels. Les mélanges enzymatiques de biostimulation peuvent en effet contenir des enzymes accessoires qui permettent une hydrolyse plus efficace.
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Claims (18)

  1. REVENDICATIONS1. Procédé de traitement d'un premier substrat (1) au moins en partie organique et au moins en partie solide, comprenant les étapes suivantes : A. introduction d'un volume initial dudit premier substrat (1) à traiter dans au moins un réacteur d'hydrolyse (4) ; B. introduction d'un volume initial de second substrat (2) dans au moins un réacteur de biostimulation (3) ; C. biostimulation du second substrat (2) contenu dans ledit réacteur de biostimulation(3), dans des conditions aérobies, à une température comprise entre 20°C et 40°C, un pH compris entre 4 et 7, un taux d'humidité compris entre 50% et 80% et un temps de séjour compris entre 1 et 5 jours pour assurer une hydrolyse au moins partielle de la partie organique (11) dudit substrat(2) et la production in-situ d'enzymes hydrolytiques (31) ; D. percolation d'un liquide (8) au travers dudit volume de second substrat (2) contenu dans ledit réacteur de bio-stimulation (3), pour former un premier lixiviat (5) enrichi en enzymes hydrolytiques (31) ; E. injection du premier lixiviat (5) enrichi en enzymes hydrolytiques (31) dans au moins un réacteur d'hydrolyse (4) contenant ledit premier substrat (1) à traiter ; F. hydrolyse du premier substrat (1) par au moins en partie le premier lixiviat (5) enrichi ; la succession des étapes C et D définissant un cycle de bio-stimulation.
  2. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les premier (1) et second (2) substrats sont identiques.
  3. 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel les premier (1) et second (2) substrats sont différents.
  4. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel les enzymes hydrolytiques (31) sont produites par des champignons filamenteux.
  5. 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel les champignons filamenteux appartiennent au groupe constitué des champignons Trichoderma sp., Aspergillus sp., Pleurotus sp., Penicillium sp., et Fomitopsis sp.
  6. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel la succession des étapes C et D définissant un cycle de bio-stimulation est répétée jusqu'à épuisement dudit volume initial de second substrat (2) dans ledit réacteur de biostimulation (3).
  7. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, comprenant une étape supplémentaire G d'introduction d'un nouveau volume de second substrat (2) dans ledit réacteur de biostimulation (3) lorsque le volume initial de second substrat (2) est épuisé.
  8. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d'hydrolyse F est une étape d'hydrolyse se déroulant essentiellement en phase solide.
  9. 9. Procédé selon la revendication 8, dans lequel l'étape F d'hydrolyse se déroule dans un percolateur (40) et comprend les étapes :- de percolation dudit premier lixiviat (5) dans le réacteur d'hydrolyse (4) à travers ledit premier substrat (1) à traiter, pour obtenir un deuxième lixiviat (6) enrichi en enzymes hydrolytiques et en matières organiques (51) ; et - de réinjection dudit deuxième lixiviat (6) dans ledit réacteur d'hydrolyse (4) jusqu'à épuisement du substrat (1).
  10. 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8 et 9, comprenant une étape supplémentaire H d'introduction d'un nouveau volume de premier substrat (1) dans ledit réacteur d'hydrolyse (4) lorsque le volume initial de premier substrat (1) est épuisé.
  11. 11. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 et 10, dans lequel les substrats (1, 2) épuisés, qui sont issus du réacteur de bio-stimulation (3) et/ou du réacteur d'hydrolyse (4) lorsque l'étape d'hydrolyse F se déroule essentiellement en phase solide, sont traités par un traitement aérobie en vue d'obtenir un compost stabilisé (9).
  12. 12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d'hydrolyse F est une étape d'hydrolyse se déroulant essentiellement en phase liquide dans un réacteur hydrolytique (41).
  13. 13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 8, 9 et 12, dans lequel les produits issus de l'étape d'hydrolyse F sont valorisés par une étape aval de méthanogénèse dans un méthaniseur (7) pour la production de biogaz, à l'issue de laquelle on obtient une eau traitée.
  14. 14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel l'étape d'hydrolyse F est réalisée dans un réacteur de digestion anaérobie (42) pour le traitement du premier substrat (1) et la production de biogaz, à l'issue de laquelle on obtient une eau traitée.
  15. 15. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 et 14, dans lequel le liquide percolant au cours de l'étape D) dans ledit réacteur de biostimulation (3) pour extraire les enzymes hydrolytiques (31) est au moins issu des eaux traitées en provenance du méthaniseur (7) ou du digesteur anaérobie (42).
  16. 16. Procédé selon l'une quelconque des revendications 13 à 15, dans lequel les eaux traitées issues du méthaniseur (7) ou du digesteur anaérobie (41) sont aérées avant d'être recyclées pour être injectées dans ledit réacteur de biostimulation (3).
  17. 17. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier lixiviat (5) enrichi en enzymes hydrolytiques est issu d'un unique réacteur de biostimulation (3) et alimente une pluralité de réacteurs d'hydrolyse (4).
  18. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'étape F d'hydrolyse du premier substrat se déroule pendant plusieurs cycles de biostimulation.
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