Conception innovante d’un pilote d’optimisation des paramètres opératoires de la méthanisation en voie sèche

Résumé

Le but de cette étude est la conception et la validation d’un pilote permettant d’optimiser les paramètres opératoires de la méthanisation en voie sèche à l’échelle du laboratoire. Le pilote est composé d’un ensemble de 30 réacteurs imprimés en 3D, de 30 compteurs de gaz et d’un incubateur pour accueillir simultanément les 30 réacteurs et assurer une température homogène pour la totalité de ces réacteurs. L’intérêt des réacteurs imprimés en 3D est de permettre une conception rapide et l’étude sur mesure de mélanges de substrats complexes tels que le mélange fumier équin (paille+crottin), fraction organique des ordures ménagères (FOR) et boues mixtes, tout en préservant les caractéristiques physiques des substrats étudiés en s’abstenant de prétraitements comme le séchage ou le broyage. Le principe de conception du pilote permet d’agir sur différents paramètres opératoires tels que la fréquence de recirculation et la température. Les expériences sont évaluées par le suivi de production de méthane, assuré par un système de compteurs du gaz. L’ensemble du pilote a été mis en oeuvre et testé pour valider son fonctionnement dans le but de l’utiliser dans les futures expériences de digestion anaérobie.

Abstract

The main objective of this study is the design and validation of a pilot system allowing to study and optimize the experimental conditions of dry anaerobic digestion at laboratory scale. The pilot consists of a set of 30 3D-printed reactors, 30 gas meters and an incubator to simultaneously accommodate the 30 reactors and ensure a homogeneous temperature for all of them. The advantage of using 3D-printed reactor is to enable rapid design and customized study of complex substrate mixtures of solid substrates such as horse manure (wheat straw+ horse manure), organic fraction of municipal solid waste and mixed sewage sludge, while preserving the physical characteristics of the substrates under investigation without prior treatments such as drying or grinding. The design principle of the pilot makes it possible to manipulate various operating parameters such as recirculation frequency and temperature. The experiments are evaluated by monitoring methane production, which is ensured by a system of gas meters. The pilot system has been implemented and tested to validate its functionality for future anaerobic digestion experiments.