Transformer des déchets organiques en biogaz

La Ville de Saint-Hyacinthe valorise ses matières organiques au moyen d’un réacteur de biométhanisation depuis 2015. Ce réacteur est alimenté annuellement par 224 000 tonnes de matières organiques provenant d’épiceries et d’industries agroalimentaires de la région et produit six millions de mètres cubes de méthane (le biogaz), lequel est utilisé pour chauffer des bâtiments municipaux et alimenter la flotte de véhicules de la Ville. Des surplus sont aussi vendus à l’entreprise Énergir. Le procédé produit aussi un volume important de digestat, utilisé comme amendement de sol sur les terres agricoles. 

Des chercheurs de l’ÉTS, en collaboration avec la Ville de Saint-Hyacinthe, se sont donné le mandat d’optimiser le procédé de biométhanisation de la Ville de Saint-Hyacinthe afin d’augmenter la production de biogaz.

Des microorganismes qui dégradent la matière organique

Le passage de la matière organique au méthane s’effectue en plusieurs étapes, chacune assurée par différents types de bactéries anaérobies strictes, soit des bactéries ne pouvant vivre qu’en milieu exempt d’oxygène.  Les quatre étapes clés de la production de biométhane sont : l’hydrolyse, l’acidogenèse, l’acétogenèse et la méthanogenèse. 

• Hydrolyse : décomposition des molécules complexes en molécules plus simples et solubles afin de permettre aux bactéries acidogènes de les utiliser. 
• Acidogenèse : dégradation supplémentaire des molécules en acides gras volatils et d’autres sous-produits.
• Acétogenèse : digestion des acides gras volatils en acide acétique.
• Méthanogenèse : transformation des molécules intermédiaires en méthane.

En présence de molécules plus difficilement ou lentement hydrolysables, c’est l’hydrolyse qui devient l’étape limitante de tout le procédé. Notre recherche vise donc à déterminer les conditions qui optimiseront cette étape, en portant une attention toute particulière à la température. En effet, la température a une grande influence sur la vitesse de réaction puisqu’elle détermine les espèces de microorganismes qui se développeront dans le réacteur :

• Microorganismes mésophiles : 35 °C
• Microorganismes thermophiles : 55 °C
• Microorganismes hyper thermophiles : 70 °C

Procédé de biométhanisation de la Ville de Saint-Hyacinthe

Optimisation du procédé de l’hydrolyse

L’hydrolyse sera donc étudiée séparément du reste du procédé, pour chacune de ces températures, de façon à ajuster les paramètres opérationnels, comme le temps de séjour, la charge organique et le ratio substrat/inoculum, de façon optimale. Les essais seront effectués à l’échelle laboratoire pour commencer, puis à l’échelle pilote, avant d’arriver à échelle réelle. L’incidence de la température à laquelle l’hydrolyse est effectuée sur la réaction de méthanogenèse subséquente sera aussi étudiée, afin d’obtenir la production maximale de méthane. La méthanogenèse sera aussi étudiée sous conditions mésophile et thermophile.

Schéma de procédé de biométhanisation de la ville de Saint-Hyacinthe

Un pas de plus vers l’économie circulaire

Ce projet s’inscrit dans le cadre des objectifs environnementaux du Canada, en favorisant la production d’énergie verte tout en traitant de la matière organique. Des étudiants seront formés et pourront pousser plus loin ce genre d’initiatives, contribuant à trouver des solutions innovantes au traitement et à la disposition des matières résiduelles.