WO2009147305A1 - Procede de methanisation par co-digestion de matiere algale - Google Patents

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WO2009147305A1
WO2009147305A1 PCT/FR2008/051018 FR2008051018W WO2009147305A1 WO 2009147305 A1 WO2009147305 A1 WO 2009147305A1 FR 2008051018 W FR2008051018 W FR 2008051018W WO 2009147305 A1 WO2009147305 A1 WO 2009147305A1
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algae
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marc
algal material
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PCT/FR2008/051018
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Thomas Clivio
Hervé BALUSSON
Hervé DEMAIS
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Olmix
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    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
    • C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
    • C12P5/023—Methane
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
    • C12N1/12—Unicellular algae; Culture media therefor
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
    • Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel

Definitions

  • the present invention relates to an anaerobic digestion process from plant biomass.
  • Biogas is the collected gas mixture that contains mainly methane (50 to 70%), carbon dioxide, water vapor and hydrogen sulphide. Due to its high methane content, biogas is a valuable energy carrier that can be used as a heat-producing fuel or as a fuel for, among other things, operating thermal engines or capable of generating energy under the influence of heat. other forms such as electrical energy.
  • biogas is obtained from the microbial degradation of organic substances in the absence of oxygen in so-called "digester" plants. In nature, this process takes place for example in the bottom of swamps.
  • the amount of biogas produced at the end of this process depends essentially on the nature of the organic matter. All fermentable organic materials are a priori likely to release biogas during the process of methanation. However, some organic materials are much more methanogenic than others. Fats, especially fats, have the highest yield potential, other organic carbohydrate biopolymers, such as cellulose or hemicellulose, have a slower rate of degradation with a much higher biogas yield. weak (at least half). In practice, the most commonly used raw materials in the anaerobic digestion process are animal manure (especially cattle and pig slurry) for so-called on-farm biogas units.
  • the industrial-scale methanation units preferentially use mixtures of food waste, sewage sludge, flotation fat, grease and waste from the food industry, green waste.
  • the mixture of these different raw materials has the drawback of frequently providing a substrate whose speed and yield of methanization are low because this mixture is poor in fermentable carbonaceous elements.
  • fermentable carbonaceous elements can be added to the methanization mixture, in particular from certain energy raw material cultures. This is particularly the case of maize, which is a raw material with a high methanogenic yield.
  • maize which is a raw material with a high methanogenic yield.
  • the majority of the biogas plants work with corn silage as an essential complement to the economic profitability of the anaerobic digestion of animal dung.
  • One of the aims of the present invention is to propose an alternative to the use of these food resources by using as a methanogenic agent a resource derived from plant biomass, which can not be used for human or animal nutrition.
  • the object of the present invention is to propose an anaerobic digestion process using a currently untapped bio-resource.
  • the present invention relates to a methanization process of a substrate, comprising a step of co-digestion of said substrate with algal material.
  • the anaerobic digestion process consists in the formation of a biogas according to a biological process involving a complex chain of biochemical reactions (FIG. 1) in which various anaerobic microorganisms participate, and in particular: hydrolytic and fermentative bacteria (the main species belong to the genera Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroides, Propionibacterium and Butivibrio);
  • acetogenic bacteria homoacetogens of the genera Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter Butyribacterium or Eubacterium, syntrophes of the genera
  • Syntrophobacter Syntrophomonas or Syntrophus and sulfato-reducers of the genera Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfotomaculum, or Desulfomonas);
  • Figure 1 is a diagram that describes the major metabolic pathways and the nature of microbial populations involved in anaerobic digestion.
  • the method of the present invention implements a bio-resource from the marine world and which therefore does not compete with terrestrial plant productions (such as corn conventionally used in current methanation processes).
  • this bio-resource not only acts as a source of carbon, but also as an activator of the biological process of anaerobic digestion, by increasing the reaction rate and by significantly increasing the yield in terms of the volume of biogas produced by unit of organic matter treated, while maintaining a good level of biogas quality in terms of methane levels in the gas mixture, as demonstrated below in the experimental part.
  • the term "algae” is intended to cover all marine plant species comprising polysaccharides, and in particular green algae of the ulva (ulva) and Enteromorpha species. These algae are known to proliferate on Atlantic and Mediterranean, and are the source of environmental problems of visual and olfactory pollution, hence their nickname "green tide". They constitute a raw material available and of easy access which one seeks to get rid of and which one seeks if possible to valorize.
  • the algal material is an extract of algae, in particular of green algae, and more particularly species ulva and Enteromorpha.
  • the algae are not used raw, preferably, because in this form they have very little interest in an anaerobic digestion process.
  • the advantage of the invention is to be able to provide selected and concentrated algae extracts which are the largest part of the insoluble matter extracted after a hydrolysis process of the raw algal material, extracts of algae whose level of dry matter is sufficiently high to be compatible with a methanation process and which will act both as a methanogenic raw material but especially as an activator of the biological process of anaerobic digestion by providing the anaerobic microorganisms responsible for these biochemical transformations with nutrients which are the limiting factors of their metabolism.
  • the method according to the present invention comprises a step of co-digestion of said substrate with an extract of algae having a dry matter content of 10% to 50%, preferably 20% to 35%. %, and more preferably from 25% to 35% by weight.
  • the present invention relates to a process for methanizing a substrate consisting of products or by-products. organic of animal or vegetable origin, comprising a step of co-digestion of said substrate with a marc of algae.
  • algae marc designates a semi-solid product obtained in the form of a cake after a series of treatments applied to raw algae which are in order a grinding, hydrolysis, centrifugation and pressing. This product contains mainly insoluble organic materials as well as mineral substances.
  • this algae has a solids content of 10% to 50%, preferably 20% to 35%, and more preferably 25% to 35% by weight.
  • animal and vegetable wastes are preferably used, in particular in the form of mixtures.
  • mixtures of animal excrement slurry, cattle and pigs in particular
  • food waste sewage sludge, flotation fat, grease and waste from the food industry, and green waste.
  • the method of the present invention therefore comprises the use of a mixture consisting of the substrate and the algae marc.
  • the method of the invention can also be implemented by directly using the algae marc as a substrate.
  • the algae mark mentioned above as used in the context of the present invention is preferably obtained from green algae, and in particular from the ulva and Enteromorpha species.
  • the aforementioned algae marc is obtained from crude algal material having matured step for 1 hour to 48 hours, preferably 2 hours to 24 hours at a temperature of 70 0 At 100 ° C., preferably from 85 ° C. to 95 ° C.
  • the pomace used in the context of the present invention is obtained according to a process comprising the following steps:
  • a step of washing and grinding raw algal material to obtain a crushed algae a step of dilution in water of said ground material to obtain a diluted ground material preferably having a percentage of dry matter of 1 to 20%, preferably of 2 to 10%, and still more preferably of 4 to 6% by weight;
  • the crushing step of the raw algal material makes it possible to reduce the particle size and more particularly to obtain particles whose size is from 100 nm to 100 ⁇ m, and preferably from 0.5 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the aforementioned ripening step allows the self-hydrolysis of the algal material and is preferably carried out with stirring. At the end of this step, a matured mixture is obtained.
  • Said matured mixture is then separated into two phases, for example by means of an industrial centrifuge type "decanter".
  • the clarified liquid phase thus obtained is evacuated for other uses while the solid phase thus obtained or thick phase or sludge is subsequently pressed, for example by a type of equipment "belt press”.
  • the present invention also relates to a process for preparing an algae pomace comprising the following steps: a step of washing and grinding raw algal material to obtain a crushed algae;
  • a step of dilution in water of said ground material to obtain a diluted ground material preferably having a percentage of solids of 1 to 20%, preferably 2 to 10%, and more preferably 4 to 6% by weight;
  • the present invention also relates to an algae mark that can be obtained according to the process as defined above.
  • the present invention relates to the use of a marc of algae as an activator of a methanization process of a substrate.
  • this marc of algae makes it possible to improve the performance of biogas production in terms of increasing the quantity but also the speed of production. It can also be used alone, as it is, in the anaerobic digestion process.
  • said algae mark is as defined above, and more particularly has a solids content of 10 to 50% by weight.
  • Said substrate consists of organic products or by-products of animal or vegetable origin, and more particularly of animal and vegetable waste as defined above.
  • the present invention therefore also relates to the use of a marc of algae as an activator of a methanization process of a substrate, characterized in that the algae marc is obtained from raw algal material, in particular from green algae, preferably ulva and Enteromorpha species, and more particularly according to a process comprising a step of maturing said raw algal material for 1 hour to 48 hours; hours, preferably for 2 hours to 24 hours, at a temperature of
  • 11,983 kg of washed and drained green algae (dry matter of 9.93%) are crushed by a refiner with 3 stages of cuts (of Inotec brand) allowing to obtain a puree of seaweed whose average size of particles is of the order of 5 microns.
  • These 11,983 kg of puree are mixed with 11,400 liters of water, the mixture being brought to 90 ° C. and this temperature being maintained at this level for 2.5 hours and then brought back to 40 ° C. in a progressive manner over 12 hours.
  • a first phase of concentration thanks to a clarifier (brand Flottweg) allows to obtain 3576 kg of sludge with 14.60% dry matter.
  • the passage of these sludges in the belt press (brand Flottweg) allows to recover 1,689 kg of marc of seaweed at 30.91% of dry matter.
  • Feeder, seaweed, and maize were fed daily into a fermentor feed hopper in varying proportions as described in the table below:
  • the digester Every hour, a certain quantity of mixture (200-300 kg) is introduced into the digester, here a double-walled stainless steel tank of 15 000 liters maintained at an average temperature of 38 ° C by circulation of hot water in the double wall .
  • the methanogenic bacteria progressively transform the fermentable organic matter into biogas.
  • the biogas produced is recovered in the upper part of the digester and, by simple overpressure, is conveyed into a gas storage buffer tank.
  • the daily amounts of biogas and the daily amounts of the mixture entering the digester are measured by the flow meters.

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Abstract

La présente invention concerne un procédé de méthanisation d'un substrat, comprenant une étape de co-digestion dudit substrat avec de la matière algale, ladite matière algale étant de préférence un extrait d'algue, notamment d'algue verte, et plus particulièrement des espèces ulva et Enteromorpha.

Description

PROCÉDÉ DE MÉTHANISATION À PARTIR DE BIOMASSE VÉGÉTALE
La présente invention a pour objet un procédé de méthanisation à partir de biomasse végétale.
La méthanisation est une suite de réactions de fermentation anaérobie de la matière organique, à l'issue de laquelle on obtient du biogaz. Le biogaz est le mélange gazeux récolté qui contient principalement du méthane (50 à 70%), du dioxyde de carbone, de la vapeur d'eau et du sulfure d'hydrogène. En raison de sa haute teneur en méthane, le biogaz est un précieux porteur d'énergie qui peut être utilisé comme combustible produisant de la chaleur ou comme carburant permettant entre autre de faire fonctionner des moteurs thermiques ou capable de produire de l'énergie sous d'autres formes comme l'énergie électrique. Industriellement, le biogaz s'obtient à partir de la dégradation microbienne des substances organiques en l'absence d'oxygène dans des installations appelées « digesteur ». Dans la nature, ce processus se déroule par exemple dans le fond des marais.
La quantité de biogaz produite à l'issue de ce processus dépend essentiellement de la nature de la matière organique. Toutes les matières organiques fermentescibles sont a priori susceptibles de libérer du biogaz lors du processus de méthanisation. Cependant, certaines matières organiques sont beaucoup plus méthanogènes que d'autres. Les matières grasses, et en particulier les graisses, ont le potentiel de rendement le plus élevé, les autres matières organiques de type biopolymères glucidiques, comme la cellulose ou l'hémicellulose, ont une vitesse de dégradation plus lente avec un rendement en biogaz beaucoup plus faible (au moins la moitié). En pratique, les matières premières les plus utilisées dans le procédé de méthanisation sont surtout les déjections animales (lisier bovins et porcins notamment) pour les unités dites de méthanisation à la ferme. Les unités de méthanisation de type industriel utilisent quant à elles préférentiellement des mélanges de déchets alimentaires, boues de station d'épuration, graisses de flottation, graisses et déchets issus de l'industrie agro-alimentaire, déchets verts. Aujourd'hui, la valorisation de la biomasse organique par méthanisation n'est pas encore courante en France. En Allemagne on compte aujourd'hui plus de 4000 unités de méthanisation de type « industrielle » ou méthanisation « à la ferme ». Le mélange de ces différentes matières premières a pour inconvénient de fournir fréquemment un substrat dont la vitesse et le rendement de méthanisation sont faibles car ce mélange est pauvre en éléments carbonés fermentescibles.
Pour pallier à cet inconvénient majeur et son impact pour ce qui concerne l'intérêt économique du procédé de méthanisation, beaucoup de pays développent aujourd'hui l'utilisation de la biomasse végétale agricole. Grâce à certains types de biomasse végétale, on peut apporter au mélange de méthanisation des éléments carbonés fermentescibles issus en particulier de certaines cultures de matières premières énergétiques. C'est en particulier le cas du maïs qui est une matière première à fort rendement méthanogène. En Allemagne la majorité des unités de méthanisation fonctionnent avec de l'ensilage de maïs comme complément indispensable à la rentabilité économique de la méthanisation des déjections animales.
Il se trouve cependant que ces matières premières, sources de carbone nécessaire à la méthanisation, devraient normalement trouver leur utilité première en nutrition humaine et animale et que, dans le contexte démographique et économique actuel, leur utilisation comme agent méthanogène est devenue une aberration économique et un scandale sur le plan sociétal. Un des buts de la présente invention est de proposer une alternative à l'utilisation de ces ressources alimentaires en utilisant comme agent méthanogène une ressource issue de la biomasse végétale, non utilisable pour la nutrition humaine ou animale.
La présente invention a pour but de proposer un procédé de méthanisation mettant en œuvre une bio-ressource actuellement inexploitée.
Ainsi, la présente invention concerne un procédé de méthanisation d'un substrat, comprenant une étape de co-digestion dudit substrat avec de la matière algale. Le procédé de méthanisation consiste en la formation d'un biogaz selon un processus biologique faisant intervenir une chaîne complexe de réactions biochimiques (Figure 1 ) auxquelles participent différents micro-organismes de type anaérobie, et en particulier : - les bactéries hydrolytiques et fermentatives (les principales espèces appartiennent aux genres Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroïdes, Propionibacterium et Butivibrio) ;
- les bactéries acétogènes (les homoacétogènes des genres Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter Butyribacterium ou Eubacterium, les syntrophes des genres
Syntrophobacter, Syntrophomonas ou Syntrophus et les sulfato-réductrices des genres Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfotomaculum, ou Desulfomonas) ; et
- les bactéries spécifiquement méthanogènes, qui sont réunies dans un groupe qui leur est propre, celui des Archae.
La Figure 1 est un diagramme qui décrit les principales voies métaboliques et la nature des populations microbiennes intervenant dans la digestion anaérobie.
Ainsi, le procédé de la présente invention met en œuvre une bio- ressource issue du monde marin et qui donc n'entre pas en concurrence avec les productions végétales terrestres (comme le maïs classiquement utilisé dans les procédés actuels de méthanisation).
Par ailleurs, cette bio-ressource n'agit pas uniquement comme source de carbone, mais également comme activateur du processus biologique de méthanisation, en augmentant la vitesse de réaction et en augmentant de façon très significative le rendement en terme de volume de biogaz produit par unité de matière organique traitée, tout en conservant un bon niveau de qualité du biogaz en terme de taux de méthane dans le mélange gazeux, comme démontré ci-après dans la partie expérimentale. Dans le cadre de l'invention, on entend par le terme « algue » couvrir toutes les espèces végétales marines comportant des polysaccharides, et en particulier les algues vertes des espèces ulva (ulves) et Enteromorpha. Ces algues sont connues pour proliférer sur des côtes, notamment atlantiques et méditerranéennes, et sont à l'origine de problèmes environnementaux de pollution visuelle et olfactive, d'où leur surnom de « marée verte ». Elles constituent une matière première disponible et d'accès aisé dont on recherche à se débarrasser et que l'on cherche si possible à valoriser.
Selon un mode de réalisation particulier, la matière algale est un extrait d'algue, notamment d'algue verte, et plus particulièrement des espèces ulva et Enteromorpha.
Les algues ne sont pas utilisées brutes, de préférence, car sous cette forme elles présentent très peu d'intérêt dans un procédé de méthanisation.
En effet, non traitées telles que dans le cadre de l'invention, leur teneur en matière sèche n'est pas assez élevée pour pouvoir démarrer et entretenir un processus de fermentation méthanogène. Elles contiennent par ailleurs des fractions incompatibles avec la méthanisation, telles que du sable et une quantité importante de sels.
L'intérêt de l'invention est de pouvoir fournir des extraits d'algues sélectionnés et concentrés qui sont la plus grosse partie des matières insolubles extraites à l'issue d'un processus d'hydrolyse de la matière algale brute, extraits d'algues dont le niveau de matière sèche est suffisamment élevé pour être compatible avec un procédé de méthanisation et qui vont agir à la fois comme matière première méthanogène mais surtout comme activateur du processus biologique de méthanisation en apportant aux microorganismes anaérobies responsables de ces transformations biochimiques des éléments nutritifs indispensables qui sont les facteurs limitant de leur métabolisme.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le procédé selon la présente invention comprend une étape de co-digestion dudit substrat avec un extrait d'algue présentant un taux de matières sèches compris de 10% à 50%, de préférence de 20% à 35%, et encore de préférence de 25% à 35% en poids.
Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de méthanisation d'un substrat constitué de produits ou sous-produits organiques d'origine animale ou végétale, comprenant une étape de co- digestion dudit substrat avec un marc d'algues.
Dans le cadre de la présente invention, le terme "marc d'algue" désigne un produit semi-solide obtenu sous forme de gâteau à l'issue d'une suite de traitements appliqués aux algues brutes qui sont dans l'ordre un broyage, une hydrolyse, une centrifugation et un pressage. Ce produit contient essentiellement des matières organiques insolubles ainsi que des matières minérales.
De préférence, ce marc d'algues présente un taux de matières sèches compris de 10% à 50%, de préférence de 20% à 35%, et encore de préférence de 25% à 35% en poids.
Parmi les produits ou sous-produits organiques d'origine animale ou végétale, on utilise de préférence des déchets animaux et végétaux, notamment sous la forme de mélanges. On peut ainsi notamment citer des mélanges de déjections animales (lisier bovins et porcins notamment) mais également de déchets alimentaires, boues de station d'épuration, graisses de flottation, graisses et déchets issus de l'industrie agro-alimentaire, et déchets verts.
Le procédé de la présente invention comprend donc l'utilisation d'un mélange constitué du substrat et du marc d'algues. Toutefois, le procédé de l'invention peut également être mis en œuvre en utilisant directement le marc d'algues comme substrat.
Le marc d'algues susmentionné tel qu'utilisé dans le cadre de la présente invention est de préférence obtenu à partir d'algues vertes, et notamment des espèces ulva et Enteromorpha.
Selon un mode de réalisation particulièrement avantageux, le marc d'algues susmentionné est obtenu à partir de matière algale brute ayant subi une étape de maturation pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température de 700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C.
Cette étape de maturation permet d'effectuer une auto-hydrolyse de la matière algale. De préférence, le marc utilisé dans le cadre de la présente invention est obtenu selon un procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape de lavage et de broyage de matière algale brute pour obtenir un broyât d'algues ; - une étape de dilution dans l'eau dudit broyât pour obtenir un broyât dilué présentant de préférence un pourcentage de matières sèches de 1 à 20%, préférentiellement de 2 à 10%, et encore préférentiellement de 4 à 6% en poids ;
- une étape de maturation dudit broyât dilué pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température comprise de 700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C, pour obtenir un mélange ; et
- une étape de séparation en deux phases dudit mélange, notamment par centrifugation ou décantation, et récupération de la phase solide, suivie d'une étape de pressage de ladite phase solide, pour obtenir le marc d'algues.
L'étape de broyage de la matière algale brute permet de réduire la taille des particules et plus particulièrement d'obtenir des particules dont la taille est comprise de 100 nm à 100 μm, et de préférence de 0,5 μm à 10 μm. L'étape de maturation susmentionnée permet l'auto-hydrolyse de la matière algale et est effectuée de préférence sous agitation. A l'issue de cette étape, on obtient un mélange arrivé à maturation.
Ledit mélange arrivé à maturation est alors séparé en deux phases, par exemple au moyen d'une centrifugeuse industrielle type "décanteur". La phase liquide clarifiée ainsi obtenue est évacuée pour d'autres usages tandis que la phase solide ainsi obtenue ou phase épaisse ou boue est par la suite pressée, par exemple par un matériel de type "presse à bande".
Ainsi, la présente invention concerne également un procédé de préparation d'un marc d'algues comprenant les étapes suivantes : - une étape de lavage et de broyage de matière algale brute pour obtenir un broyât d'algues ;
- une étape de dilution dans l'eau dudit broyât pour obtenir un broyât dilué présentant de préférence un pourcentage de matières sèches de 1 à 20%, préférentiellement de 2 à 10%, et encore préférentiellement de 4 à 6% en poids ;
- une étape de maturation dudit broyât dilué pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température comprise de 700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C, pour obtenir un mélange ; et
- une étape de séparation en deux phases dudit mélange, notamment par centrifugation ou décantation, et récupération de la phase solide, suivie d'une étape de pressage de ladite phase solide, pour obtenir le marc d'algues.
La présente invention concerne également un marc d'algues susceptible d'être obtenu selon le procédé tel que défini ci-dessus.
Selon un autre mode de réalisation, la présente invention concerne l'utilisation d'un marc d'algues comme activateur d'un procédé de méthanisation d'un substrat.
En co-digestion avec des matières organiques issues de produits ou sous-produits animaux ou végétaux, et en particulier de déjections animales, ce marc d'algues permet d'améliorer les performances de production de biogaz en terme d'augmentation de la quantité mais également de la vitesse de production. Il peut également être utilisé seul, en l'état, dans le procédé de méthanisation.
De préférence, ledit marc d'algues est tel que défini ci-dessus, et plus particulièrement présente un taux de matières sèches compris de 10 à 50% en poids. Ledit substrat est constitué de produits ou sous-produits organiques d'origine animale ou végétale, et plus particulièrement de déchets animaux et végétaux tels que définis ci-dessus.
La présente invention concerne donc également l'utilisation d'un marc d'algues comme activateur d'un procédé de méthanisation d'un substrat, caractérisée en ce que le marc d'algues est obtenu à partir de matière algale brute, notamment d'algues vertes, de préférence des espèces ulva et Enteromorpha, et plus particulièrement selon un procédé comprenant une étape de maturation de ladite matière algale brute pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température de
700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C.
Sans qu'on veuille la limiter d'une quelconque façon la présente invention va être davantage illustrée par les exemples suivants :
EXEMPLES
EXEMPLE 1
Préparation de marc d'algue 12 025 kg d'algues vertes lavées et égouttées (matière sèche de
9,53%) sont broyés par un affineur à 3 étages de coupes (de marque Inotec) permettant l'obtention d'une purée d'algue dont la taille moyenne de particules est de l'ordre de 5 microns. Ces 12 025 kg de purée sont mélangés à 10 895 litres d'eau, le mélange étant porté à 900C et cette température étant maintenue à ce niveau pendant 2,5 heures puis ramenée à 40°C de façon progressive en 12 heures. Une première phase de concentration grâce à un décanteur (de marque Flottweg) permet l'obtention de 3 325 kg de boues à 13,08% de matière sèche. Le passage de ces boues dans la presse à bande (de marque Flottweg) permet de récupérer 1 732 kg de marc d'algue à 25,10% de matière sèche.
EXEMPLE 2
Préparation de marc d'algue
11 983 kg d'algues vertes lavées et égouttées (matière sèche de 9,93%) sont broyés par un affineur à 3 étages de coupes (de marque Inotec) permettant l'obtention d'une purée d'algue dont la taille moyenne de particules est de l'ordre de 5 microns. Ces 11 983 kg de purée sont mélangés à 11 400 litres d'eau, le mélange étant porté à 900C et cette température étant maintenue à ce niveau pendant 2,5 heures puis ramenée à 400C de façon progressive en 12 heures. Une première phase de concentration grâce à un décanteur (de marque Flottweg) permet l'obtention de 3 576 kg de boues à 14,60% de matière sèche. Le passage de ces boues dans la presse à bande (de marque Flottweg) permet de récupérer 1 689 kg de marc d'algue à 30,91 % de matière sèche.
EXEMPLE 3
Procédé de méthanisation
L'incorporation de ce marc d'algues a été testée à l'entrée d'un pilote de méthanisation en co-digestion avec du lisier de porc en proportions variables (essais 1 à 2 et 4 à 6). En parrallèle (essai n°3), l'incorporation de biomasse végétale de type ensilage de maïs en mélange au lisier de porc a également été testée.
On a introduit quotidiennement dans une trémie d'alimentation du fermenteur le lisier, le marc d'algues, et le maïs en proportions variables telles que décrites dans le tableau ci-après :
Figure imgf000010_0001
Toutes les heures, une certaine quantité de mélange (200-300 kg) est introduite dans le digesteur, ici une cuve inox double paroi de 15 000 litres maintenue à une température moyenne de 38°C par circulation d'eau chaude dans la double paroi. Dans ce digesteur, les bactéries méthanogènes transforment progressivement la matière organique fermentescible en biogaz. Le biogaz produit est récupéré en partie supérieure du digesteur et, par simple surpression, est acheminé dans une cuve tampon de stockage de gaz. Les quantités journalières de biogaz et les quantités journalières de mélange rentrant dans le digesteur sont mesurées par les débitmètres.
L'ensemble des opérations et des mesures est sous contrôle d'un automate de marque Simatex spécifiquement développé pour le suivi d'unité de production industrielle de biogaz.
Les résultats mesurés sont indiqués dans le tableau ci-après.
Figure imgf000011_0001
Q MSO/j = Quantité de Matière sèche Organique introduite par jour MO = Matière Organique
Les performances mesurées dans les conditions du pilote de méthanisation avec 25% de marc d'algue donnent une production moyenne de 604 Nm3 de biogaz par tonne de matière organique et un temps de 8 jours seulement pour obtenir 80% de dégradation de la matière organique. Ces résultats confirment l'intérêt du marc d'algues comme matière première méthanogène mais surtout comme élément activateur du procédé de méthanisation pouvant être utilisé en substitut des matières végétales alimentaires comme le maïs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de méthanisation d'un substrat, comprenant une étape de co-digestion dudit substrat avec de la matière algale.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la matière algale est un extrait d'algue, notamment d'algue verte, et plus particulièrement des espèces ulva et Enteromorpha.
3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'extrait d'algue présente un taux de matières sèches compris de 10 à 50% en poids.
4. Procédé selon la revendication 2 à 3, caractérisé en ce que l'extrait d'algue est du marc d'algues obtenu à partir de matière algale brute ayant subi une étape de maturation pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température de 700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le substrat est constitué de produits ou sous-produits organiques d'origine animale ou végétale, et plus particulièrement de déchets animaux et végétaux.
6. Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que le marc d'algues est obtenu selon un procédé comprenant les étapes suivantes :
- une étape de lavage et de broyage de matière algale brute pour obtenir un broyât d'algues ; - une étape de dilution dans l'eau dudit broyât pour obtenir un broyât dilué présentant de préférence un pourcentage de matières sèches de 1 à 20%, préférentiellement de 2 à 10%, et encore préférentiellement de 4 à 6% en poids ; - une étape de maturation dudit broyât dilué pendant 1 heure à 48 heures, de préférence pendant 2 heures à 24 heures, à une température comprise de 700C à 1000C, de préférence de 85°C à 95°C, pour obtenir un mélange ; et
- une étape de séparation en deux phases dudit mélange, notamment par centrifugation ou décantation, et récupération de la phase solide, suivie d'une étape de pressage de ladite phase solide, pour obtenir le marc d'algues.
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