PROCEDE DE BIO-TRAITEMENT DE MATIERES ORGANIQUES A DES FINS DE PRODUCTION DE BIO-GAZ ET DE COMPOST

DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention concerne un procédé de bio-traitement de matières organiques à des fins de production de bio-gaz et de compost à partir de fermentations aérobie et anaérobie.

ETAT DE LA TECHNIQUE

La production de compost par des procédés de biotraitement de type aérobie de matière organique est normalement effectuée dans des andains ouverts et aérés ou dans des réacteurs simples. De tels traitements sont moins complexes et moins coûteux que des bio-traitements de type anaérobie. Toutefois les traitements de type anaérobie sont relativement plus tolérants que les traitement de type aérobie quant à la présence de corps étrangers dans la matière organique à traiter. Cependant, parce que le processus est comparativement lent, le traitement de type anaérobie exige un volume de traitement substantiellement plus important de matière organique traitée lorsque comparé aux traitements aérobies, et de plus un tel traitement aérobie ne conduit pas à la production d'énergie sous forme de bio-gaz.

Les bio-traitements de type anaérobie de matières organiques sont, quant à eux, très efficaces pour supprimer les germes pathogènes et sont, de plus, capables de produire de l'énergie sous la forme de bio-gaz. Ces biotraitement anaérobies sont relativement rapides et sont également moins consommateurs d'énergie lorsque rapportés au volume à traiter et lorsque

comparés aux traitements aérobies. Toutefois des nuisances olfactives inhérentes aux traitements anaérobies imposent que de tels procédés soient conduits dans des bâtiments clos et dans des réacteurs scellés intégrant des systèmes de traitement d'odeur performants. Une telle sophistication technique conduit à un procédé coûteux, et en terme d'installation, et en terme de coût de fonctionnement.

Le traitement anaérobie de matières organiques en réacteurs clos est une technologie prouvée et appliquée à une variété large de déchets organiques tels que lisiers d'animaux, effluents liquides et eaux usées ou effluents résultant de la transformation des industries agroalimentaires.

Typiquement, la technologie est appliquée dans un environnement pouvant mettre en œuvre des processus industriels contrôlés et où la matière organique à traiter est disponible sous une forme préférentiellement liquide, parfois également sous forme solide.

Plusieurs procédés et technologies sont disponibles dans l'état de la technique, pour traiter, dans des conditions anaérobies, des matières organiques; cependant, une trop grande hétérogénéité de la matière organique à traiter a pour conséquence usuelle l'augmentation rédhibitoire des coûts de traitement et donc des coûts de production du sous-produit valorisable, en particulier bio-gaz. De plus, les taux de méthane dans le bio-gaz produit ne sont pas aussi élevés que souhaité pour pouvoir optimiser ensuite les rendements énergétiques dans les unités thermiques de production d'électricité.

Bien évidemment, les priorités actuelles de production d'énergie à partir de biomasse, de déchets et plus généralement de matières renouvelables, renforcent l'intérêt de telles approches.

C'est pourquoi des développements récents ont cherché à incorporer les avantages des économies d'échelle propres aux procédés de dégradation anaérobies opérant en continu avec les possibilités des traitements aérobies.

Ainsi le document US 2005/0035058 décrit un procédé de traitement et un système, c'est à dire une installation pour la décomposition en continu de matières organiques d'abord dans des conditions anaérobies puis dans des conditions aérobies ayant pour objectif la production de bio-gaz et de compost. L' installation comporte : un réacteur primaire définissant au moins deux zones pour la réception en continu de la matière organique, une desdites zones du réacteur étant adaptée pour recevoir ladite matière organique, tandis que l'autre zone permet la collecte de la matière organique décomposée valorisée sous la forme d'un compost cru ; des moyens de drainage permettant d'évacuer le lixiviat organique élaboré dans le réacteur primaire ; un réacteur secondaire pour la digestion anaérobie du lixiviat organique bio-traité issu du réacteur primaire et la production de bio-gaz ;

- des moyens de re-circulation permettant de recycler le lixiviat organique bio-traité du réacteur secondaire vers le réacteur primaire ; des moyens de collecte des bio-gaz générés dans les réacteurs primaire et secondaire ;

- des moyens d'aération pour la décomposition aérobie de la matière organique dans le réacteur primaire ; et des moyens d'extraction du compost généré du réacteur primaire, et ce, afin de libérer une zone de réacteur et de pouvoir ainsi recevoir une autre charge de matière organique .

Le réacteur primaire se compose plus précisément d'une série de zones distinctes, chacune adaptée pour être employée pour les opérations successives suivantes : chargement de la matière organique, décomposition anaérobie de la matière organique, décomposition aérobie de la matière organique, et extraction du compost. Le réacteur primaire se répartit en zones contiguës, des barrières physiques séparant les zones du réacteur les unes des autres, ces zones pouvant être physiquement totalement séparées respectivement dans les structures propres.

Le procédé de bio-traitement permet de décomposer la matière organique afin de produire du bio-gaz et du compost. Il comprend les étapes successives suivantes :

- le chargement, dans une zone dédiée du réacteur primaire, de la matière organique, ce réacteur primaire ayant au moins deux zones de réaction permettant de recevoir la matière organique par chargements successifs ;

- la décomposition de la charge de matière organique, dans des conditions anaérobies, pendant une période de temps prédéterminée, dans une zone du réacteur ;

- l'aération et le traitement dans des conditions aérobies de la matière organique, préalablement décomposée dans des conditions anaérobies, dans la même zone du réacteur, pour produire du compost cru ; et

- l'extraction du compost cru de la zone de réacteur, afin de pouvoir préparer le chargement d'une autre charge de matière organique dans la zone dédiée du réacteur.

Le procédé met en oeuvre un réacteur primaire ayant deux zones de réaction, une des zones étant chargée en matière organique tandis que la matière organique se décompose in-situ dans l'autre zone du réacteur, cette décomposition dans ces autres zones additionnelles se faisant sous conditions anaérobies. Le procédé met en oeuvre un réacteur primaire comportant une zone de réaction chargée en matière organique, la dite matière organique se décomposant dans une autre zone du réacteur en conditions aérobies après une période de décomposition anaérobie, les décompositions dans toute zone de réaction additionnelle se faisant dans des conditions anaérobies.

Le procédé peut également mettre en oeuvre un réacteur primaire comportant une pluralité de zones de réaction. Une des zones est chargée en matière organique, puis décomposée dans des conditions aérobies à la suite d'une décomposition anaérobie, le compost cru étant extrait d'une autre zone de compostage, à la suite d'une décomposition aérobie, alors que la matière organique dans chacune des zones additionnelles du réacteur se décompose dans des conditions anaérobies.

La matière organique entrant dans le réacteur est amendée avec des ajouts pour faciliter sa décomposition, les charges de matières organiques se faisant de manière à alterner des couches de matière à traiter et de matière à capacité de drainage, de telles matières à capacité de drainage pouvant être inorganiques et donc pouvant rester présentes dans le compost ainsi produit.

Le bio-gaz collecté provient à la fois du réacteur primaire et du réacteur secondaire.

Toutefois, un tel procédé semble développer une cinétique lente de transformation des matériaux organiques et ne pas pouvoir assumer ou assumer de manière incomplète et insuffisante, c'est à dire avec un faible rendement, la dépolymérisation ou / et la transformation des grosses molécules par exemple les déchets de cellulose, d'hemi-cellulose, les ligno-celluloses en molécules plus simples susceptibles de conduire à la formation de bio-gaz .

Le document US 5,599,451 décrit également un procédé intégré anaérobie et aérobie, mais pour le biotraitement de déchets toxiques sous forme essentiellement liquide. Le procédé fait appel à un réacteur intégrant les méthodes de bio-traitement anaérobie / aérobie. Ce réacteur utilise un film biologique qui fonctionne en créant un gradient d'oxygène décroissant. Cette méthode de traitement des eaux usées tire avantage des meilleurs aspects du processus aérobie, peu coûteux, et qui engendre peu de rejets de boues ou de bio-gaz et les allie aux capacités méthanogéniques du processus anaérobie. Ce film biologique est constitué d'un lit granulaire de boues anaérobies en suspension colonisé par des bactéries aérobies. Ce bio-réacteur possède une admission d'eau permettant l'arrivée des déchets liquides, ainsi que deux sorties: l'une pour la sortie des eaux traitées, l'autre pour le dégagement gazeux. Le film biologique anaérobie/aérobie du bio-réacteur possède une surface externe garnie de bactéries aérobies ainsi qu'un noyau central abritant des bactéries anaérobies strictes et des bactéries méthanogènes . Un gradient décroissant de concentration d'oxygène, vers le noyau du film biologique est obtenu par l'injection contrôlée d'un gaz ou d'un

liquide contenant de l ' oxygène dans la boucle de recyclage du liquide effluent.

Le film biologique permet le traitement aérobie et anaérobie dans un seul et même système. L'organisation du bio-film sur trois épaisseurs garantit les conditions optimales à la prolifération des différentes populations de microorganismes et protège les bactéries anaérobies strictes du noyau des effets néfastes de l'oxygène. Le film biologique stabilisé offre un concept flexible dans la mesure où le noyau du bio-réacteur peut aussi inclure des micro-porteurs inertes, tels que des particules d'argile expansée ou toute autre matière poreuse répondant aux exigences, ceci afin d'immobiliser les cellules et de stabiliser le film biologique en suspension, maximisant la dégradation par couplage des conditions oxydantes et réductrices. La fréquence de re-circulation des liquides dans le bio-réacteur peut être ajustée afin d'exercer un meilleur contrôle sur l'oxygénation et l'extraction du méthane. Le contrôle du débit entrant minimise la production d'oxygène résiduel afin de profiter au maximum de la combinaison entre la dégradation par l'oxygène et par réduction. Il s'agit en quelque sorte d'un traitement synchrone anaérobie/aérobie d'effluents contenant des polluants chimiques tels que des pesticides.

Un tel procédé n'est toutefois pas orienté sur la production dédiée de méthane et de compost. Un tel procédé est bien évidemment très spécifique quant au type de matière organique à traiter.

Il y a dès lors un besoin mal satisfait pour un procédé de biotraitement simple et peu coûteux permettant de valoriser sous la forme de production de bio-gaz de qualité et sous la forme d'un sous-produit de qualité de type compost, des matières organiques d'origines variées.

SOMMAIRE DE L'INVENTION

Dès lors l'objet de l'invention est de créer un procédé continu de biotraitement permettant de convertir efficacement des matières organiques disponibles de même nature ou de natures différentes, qu'elles soient sous forme de déchets, en mélange ou sous forme de matières premières organiques dédiées, se présentant sous forme solide ou autre, en deux produits valorisables, l'un sous forme de bio-gaz très majoritairement constitué par du méthane et l'autre sous forme de compost de bonne qualité agronomique pour le conditionnement des sols.

Le procédé selon l'invention de bio-traitement en continu de matières organiques d'origines diverses végétales et/ou animales, au moyen de micro-organismes en vue de transformer les dites matières en bio-gaz énergétique et en un compost, se caractérise en ce qu'il met en œuvre par phases successives de biotransformation :

a) une phase d'hydrolyse aérobie des matières organiques à traiter, par ensemencement au moyen d'un mélange de bactéries hydrolytiques aérobies strictes, appartenant aux cycles du carbone et de l'azote, et éventuellement de levures, b) une phase anaérobie d'acidogénèse et d'acétogénèse des matières organiques hydrolysées, c) une phase anaérobie de méthanogénèse des matières organiques transformées par acidogénèse et acétogénèse produisant le bio-gaz énergétique, un concentrât et un effluent liquide ;

d) une phase de compostage aérobie du concentrât après séparation solide/liquide.

DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION

Les progrès réalisés dans le domaine des bio-traitements de matières organiques renouvelables dédiées ou disponibles sous la forme de déchets, permettent d'obtenir des produits de transformation qui sont des intermédiaires chimiques et des produits chimiques ou énergétiques directement utilisables par l'homme, à des coûts faibles et des rendements de transformation raisonnables .

Ces matières organiques renouvelables englobent l'ensemble des végétaux terrestres ou aquatiques tels que les résidus forestiers et agricoles, les algues, la tourbe, les résidus organiques de la pêche, du domaine animal, formés de glucides, de lipides et de protides .

A titre illustratif, si le seul domaine de l'ensemble des végétaux terrestres et aquatiques est examiné, il apparaît que les principaux constituants de cet ensemble végétal sont des glucides ou hydrates de carbone, c'est à dire des sucres et des amidons qui sont des polysaccharides et des composés ligno- cellulosiques .

Dans le cas particulier des composés ligno-cellulosiques, ces composés sont constitués de cellulose, d' hémicellulose et de lignine qui sont : pour la cellulose, des polymères de glucose hydrolysables en milieu acide par exemple,

pour l' hémicellulose, des molécules complexes de polyosides, pour la lignine, des polymères de grande stabilité chimique qui la rendent difficilement dégradables par les réactifs chimiques ou biologiques.

Or, selon l'objet de l'invention, le procédé de biotransformation de matières organiques par des micro-organismes qui peuvent être des bactéries et/ou des levures se déroule selon trois phases fortement interdépendantes qui sont :

Une phase d'hydrolyse spécifique des matières organiques à traiter par ensemencement au moyen d'un mélange de bactéries hydrolytiques aérobies strictes, appartenant aux cycles du carbone et de l'azote, et éventuellement de levures, qui permet de contourner les difficultés qu'ont les bactéries anaérobies à hydrolyser certains résidus organiques, tels que les matières ligno-cellulosiques, cette hydrolyse par ce mélange de bactéries aérobies et levures ayant capacité à dépolymériser et à transformer en molécules plus simples, les molécules complexes des matières organiques que sont les glucides, lipides et protides et également de favoriser la synthèse protéidique et la transformation de l'azote organique

Une phase d'acidogénèse et d' acétogénèse par l'action des bactéries anaérobies strictes transformant, par acidogénèse, les matières organiques hydrolysées et en particulier les monomères produits lors de la phase d'hydrolyse, en acides gras, alcools, hydrogène et gaz carbonique (CO2) et les produits de l' acétogénèse en précurseurs du méthane,

Enfin une phase de méthanogénèse par l'action de bactéries anaérobies strictes synthétisant du méthane à partir de l'hydrogène et du gaz carbonique et transformant des acides organiques tels que l'acide acétique en méthane et gaz carbonique.

Ainsi le procédé de bio-traitement selon l'invention implique, dans chacune de ses phases de transformation, la présence de bactéries et/ou levures différentes, aérobies strictes puis anaérobies strictes, de bio-transformation et de synthèses, adaptées aux composés organiques disponibles dans chaque phase de bio-traitement et dans des conditions physicochimiques et biochimiques de développement spécifique.

De plus le procédé continu de biotraitement, selon l'invention pratique les principes : de bio-augmentation par inoculation des matières organiques à traiter au moyen de populations bactériennes et de milieux sélectionnés et adaptés à la métabolisation des matières organiques à traiter, de bio-fixation par rétention des souches bactériennes anaérobies sur des substrats que sont les matériaux de garnissage des bio-réacteurs anaérobies, constituant des supports de fixation et de croissance pour les dites souches bactériennes pour en augmenter les concentrations in-situ.

En outre les mécanismes de bio-transformation peuvent être accélérés par l'addition de mélanges de souches exogènes particulièrement actives à l'égard de polluants présents dans les matières organiques à bio-transformer ou bien résultant de la

bio-transformation des dites matières organiques, par exemple, des micro-organismes susceptibles de dégrader des composés aromatiques ou autres composés.

L'originalité du procédé continu de bio-traitement, selon l'invention, apparaît résider dans la mise en oeuvre d'une filière de bio-traitement séparant les phases des trois opérations biochimiques, c'est à dire la phase d'hydrolyse des matières organiques, la phase d'acidogénèse et d'acétogénèse, et la phase de méthanogénèse, ainsi que dans l'utilisation de mélange de bactéries et présence éventuelle de levures, à la fois du cycle du carbone et de l'azote, en quantités précisées par rapport aux matières organiques à traiter, en particulier dans la phase d'hydrolyse. En particulier l'originalité du procédé réside dans sa capacité à transformer pratiquement complètement l'azote organique et ammoniacal en un azote minéralisé de type nitrite et/ou nitrate.

La décomposition selon l'invention, de matières organiques par des bactéries et éventuellement avec ajout de levures, se déroule en quatre phases fortement interdépendantes qui décrivent un cycle de fermentation : hydrolyse aérobie, acidogénèse- acétogénèse anaérobie, méthanogénèse anaérobie et compostage aérobie des concentrats. Chaque phase et étape dans les phases implique l'activité de bactéries différentes, adaptées aux matières organiques disponibles à traiter, dans les conditions de développement spécifique.

Les matières organiques à traiter peuvent être d'origine végétale et/ou animale. Dans le majorité des cas et selon le procédé de l'invention, ce sont des mélanges de matières organiques d'origine animale et végétale qui sont traités.

Les matières organiques végétales comprennent toutes les matières végétales possibles, y compris les algues, qui peuvent être décomposées en générant du biogaz.

A titre d'exemple peuvent être citées les matières végétales issues des processus de transformation de végétaux générant des déchets ou des matières premières renouvelables, et à titre illustratif particulier des refus de gavage, des résidus d'ensilage et autres.

La cellulose, l' hémicellulose et la lignine peuvent être, pour ce qui concerne ces matières végétales, fortement présentes. Ce sont les macromolécules majoritaires de nombreux végétaux et des produits qui en sont dérivés. Au cours des réactions d'hydrolyse, si l' hémicellulose et la cellulose sont facilement « cassées » par le milieu bactérien, la lignine est dégradée très lentement en conditions aérobies et demeure complètement inerte en anaérobie. Or certains déchets organiques sont riches en lignine.

Les matières organiques animales comprennent par exemple des déchets des abattoirs, tels que viscères, sang, et autres, mais également des lisiers de porc, les fumiers, les fientes d'élevage de volailles, ayant pour caractéristique une forte teneur en carbone et en azote.

Les étapes d' acidogénèse et d' acétogénèse qui suivent voient certains micro-organismes présents utiliser les composés issus des réactions d'hydrolyse pour leur propre développement et rejeter des molécules organiques acides en particulier de l'acide acétique.

L'étape finale de méthanogénèse permet à d'autres bactéries de dégrader les composés issus de l' acidogénèse et de l' acétogénèse

en les bio-transformant en méthane (CH4) et en dioxyde de carbone (CO ₂ ) .

Chaque phase du procédé de bio-traitement selon l'invention est examinée ci après dans le détail.

Phase d'hydrolyse des matières organiques

Cette phase de bio-traitement s'effectue par voie aérobie au moyen d'un ensemencement constitué d'un inoculum formé d'un mélange de bactéries du cycle du carbone et plus particulièrement du cycle de l'azote en présence éventuelle de levures, dont la qualité et la masse dépendent de la nature et des quantités des matières organiques à traiter. Cette phase d'hydrolyse par biotraitement apparaît fortement novatrice en ce sens que : elle permet de favoriser la synthèse de protéines à partir des composés organiques carbonés et azotés présents ; elle transforme l'azote organique des composés organiques azotés présent en azote minéralisé en vue d'augmenter les rendements de méthanisation ultérieurs des dits composés organiques et de réduire les charges environnementales attachées au compost résiduel. Ceci est obtenu par la réduction de la teneur en azote ammoniacal qui constitue un inhibiteur de la méthanogénèse.

L'objectif visé dans cette phase d'hydrolyse consiste à nitrifier rapidement la partie azotée des matériaux organiques en transformant les azotes aminés et ammoniaques présents, en nitrites et en nitrates, ce qui permet d'augmenter les rendements de la phase de méthanogénèse.

Pour ce faire, l'inoculuiα constituant l'ensemencement qui contient en mélange des bactéries des cycles du carbone et de l'azote en présence éventuelle de levures, est préparé de telle sorte qu'il contienne une masse définie de bactéries de nitrification aérobies strictes, telles que par exemple nitrosomonas, nitrosoglae, nitrosocystis, nitrosospora, nitrobacter, et autres, capables d'effectuer la nitritation et la nitratation de la matière organique à traiter en présence d'oxygène selon les réactions suivantes :

NH ₄ ⁺ +3/2 O ₂ -^ 2H ⁺ + H ₂ O + NO ₂ ^" NO ₂ ^" + 1/2 O ₂ —> NO ₃ ^"

Les grosses molécules complexes des matières organiques telles que glucides, lipides, protides, sont dépolymérisées et transformées en molécules plus simples par l'action des bactéries hydrolytiques aérobie strictes appartenant au cycle du carbone. Ces bactéries sont choisies dans le groupe comprenant selon genre / famille : Sporosarcina / Micrococcaceae, Sarcina / Micrococcaceae, Micrococcus / Micrococcaceae, Leuconostoc / Streptococcaceae, Bacillus / Bacillaceae, Neisseria / Nesseriaceae, Azotobacter / Azotobacteriacea, Serratia / Enterobacteriaceae, Rhizobium / Rhizobiaceae, Pseudomonas / Nitrobacteriaceae, Acetobacter / Thiobacteriaceae, Aeromonas / Pseudomonadaceae, en particulier Clostridium Thermocellum qui transforme la cellulose en acide acétique et acide lactique.

Dès lors, la réalisation de cette phase d'hydrolyse aérobie permet de contourner la difficulté qu'ont les bactéries anaérobies à hydrolyser certains résidus organiques tels que, en particulier, les déchets ligno-cellulosiques associés à des déchets azotés, qui constituent l'un des composants majeurs des

déchets organiques à traiter. L'action continue de bactéries, en présence éventuelle de levures, et/ou d'enzymes associées permet d'optimiser cette phase d'hydrolyse dans un rôle de préparation de la matière organique à traiter en vue des transformations ultérieures par acido, acéto et méthanogénèse.

Cette phase de bio-traitement par hydrolyse aérobie permet également de favoriser la synthèse protéidique. La transformation des matériaux organiques par ce bio-traitement d'hydrolyse aérobie conduit à la production d'une biomasse selon une synthèse bactérienne rapide.

Les bactéries du cycle du carbone sont exprimées quantitativement par leur numération rapportée à une quantité de matière organique à traiter, alors que les bactéries nitrifiantes sont vérifiées sur le plan quantitatif en fonction de leur conversion.

Selon l'invention, l'ajout de bactéries du cycle du carbone et du cycle de l'azote, mais dominé en masse par les bactéries du cycle du carbone, s'effectue dans la phase d'hydrolyse à une concentration de 1/100000 à 1/10000 de matières sèches de bactéries par rapport à la masse de matières organiques sèches entrantes à traiter.

Quant à l'ajout de bactéries du cycle de l'azote dont les masses sont très faibles comparativement à celles des bactéries du cycle du carbone, leur quantité est mesurée par leur efficacité induite, c'est à dire correspondant au besoin en azote desdites bactéries nitrifiantes et s'expriment en litre d'un milieu aqueux de bactéries contenant de 1 à 2,5 grammes en matière sèche des dites bactéries, ce litre de milieu aqueux étant introduit dans

la phase d'hydrolyse en fonction des apports en azote de la matière à traiter et ce au prorata des débits.

Selon le procédé, ces ajouts initiaux du milieu aqueux nitrifiant sont de 1 litre par heure dudit milieu contenant les bactéries nitrifiantes pour 0,3 à 1 g/heure d'apport en azote par la matière organique à traiter.

Dans cette première phase d'hydrolyse, il est nécessaire de procéder à l'ensemencement du milieu constitué par la matière organique à traiter qui est soumis à cette hydrolyse. Cet ensemencement peut être discontinu ou continu.

La nature des souches précitées constituant l'inoculum diffère selon la constitution des matières organiques à traiter.

Les souches sont produites séquentiellement en fermenteurs stériles. Les bactéries et/ou levures sélectionnées sont préalablement concentrées par centrifugation, puis mélangées. Un milieu de croissance et un apport de carbone organique et d'azote sous forme d'aminoacides sont ajoutés.

L'ensemble constituant l'ensemencement est dénommé, de manière pratique, ensemencement « 3 S » et comporte : les souches telles que bactéries et éventuellement levures, telles que précédemment décrites ;

- un substrat carboné et azoté en particulier glucides et aminoacides ; des sels minéraux, contenant les facteurs de croissance non inclus ou en faible concentration dans les matières organiques à traiter.

Ainsi le procédé, selon l'invention inclut l'ajout de sels minéraux divers tels que par exemple phosphates, carbonates, iodures . L'hydrolyse reçoit également des additifs destinés à l'augmentation de la synthèse à partir d'oligo-éléments comprenant le cuivre, le fer, le magnésium, le manganèse, ainsi que du potassium et du sodium.

La phase d'hydrolyse aérobie ensemencée s'effectue sur des matières organiques à traiter, dont on a aménagé la composition, par addition de constituants carbonés spécifiques tels qu ^τ aminoacides et/ou extraits de levures et/ou vitamines et autres constituants.

La phase d'hydrolyse aérobie ensemencée comporte de plus un apport en enzymes issues de fermentation en particulier enzymes lipidiques, protéidiques et glucidiques.

La masse d' inoculum est définie pour une siccité initiale comprise entre 12 et 40 % en poids d'humidité et de préférence entre 18 et 22

Cette valeur de siccité de la phase d'hydrolyse est importante pour les phases suivantes d'acidogénèse - acétogénèse ainsi que pour la phase de méthanogénèse car elle facilite l'échange gaz / liquide.

Selon l'invention, cette phase d'hydrolyse peut demander un apport de matériau organique spécifique afin de favoriser le rendement des phases suivantes et en particulier celle de la production de méthane.

Une caractéristique importante de la phase d'hydrolyse du procédé de bio-traitement selon l'invention est le ratio carbone / azote, (C/N) , des matières organiques à traiter, ce rapport devant se situer dans l'intervalle de 15 à 40 et de préférence entre 20 et 30 lorsque exprimé en poids de présence de carbone et poids d'azote.

Dans le cas où ce ratio est inférieur à 20, c'est à dire tel que 12<C/N<20, et ce dans les situations où il y a incapacité à rajouter une source de carbone organique, ce ratio peut être admis dans l'état. Dans ce cas, il conviendra de maîtriser la transformation de l'azote minéral par l'apport de souches nitrifiantes, et d'en tenir compte par la suite pour la phase d' acidogénèse dont le pH sera ramené à une valeur proche de 6,5 par introduction d'un acide tel que par exemple l'acide ortho- phosphorique. De plus, un faible ratio C/N implique une augmentation du temps de séjour durant la phase d' acidogénèse.

De la même manière, un ratio C/N trop élevé conduit à d'autres inconvénients, en particulier à des cinétiques de transformation inadéquates.

Dès lors la maîtrise de ce ratio optimal C/N compris préférentiellement entre 20 et 30 nécessite la préparation amont des matières organiques à traiter, combinant des matériaux organiques carbonés et/ou azotés de diverses natures, provenances, origines, telles que choisies dans le monde végétal ou animal .

L'hydrolyse par voie aérobie requiert un temps de séjour de l'ordre de environ 2 jours. Un temps de séjour aérobie court est requis pour ne pas amplifier l ' ammonification qui favoriserait

l'excès de transformation d'azote organique en azote ammoniacal par des bactéries hétérotrophes.

La température de fermentation dans la phase d'hydrolyse après ensemencement par l'inoculum aérobie dépend de la composition des matières organiques à traiter. Elle peut se situer dans l'intervalle 25 à 40 ⁰ C et préférentiellement entre 30 ⁰ C et 37 ⁰ C.

Dans le cas d'une matière organique à traiter constituée par essentiellement des composés protidiques issus des industries agroalimentaires, cette température peut être mésophile et de l'ordre de 30 ⁰ C.

Dans le cas d'une matière organique constituée par essentiellement des composés intégrant une fraction de cellulose, une température de l'ordre de 35 ⁰ C favorise la transformation de la cellulose en sucres dans des conditions optimales de milieu et de salinité apportée par le milieu.

Cette phase de bio-transformation des matériaux organiques par hydrolyse aérobie conduit à la production de monomères qui dans les phases suivantes sont à transformer au moins pour partie en acides gras, alcool, hydrogène et gaz carbonique.

Dans le cadre de l'hydrolyse aérobie des matières organiques à traiter selon l'invention, de l'air est injecté dans le milieu réactionnel pour favoriser l'agitation du mélange et l'oxygénation des souches bactériennes aérobies, et pour permettre la transformation de l'azote ammoniacal et aminé en nitrite et en nitrate.

Dans la phase hydrolyse l'apport en oxygène est particulièrement importante pour les composés azotés. Il importe de rappeler que la stœchiométrie impose l'apport en 02 de 4,28 ppm par ppm de N- NH4+ et que dans la pratique cela exige un volume d'air transféré compris entre 5 et 40 volume d'air/volume de cuve/heure.

Le débit d'air est selon la composition et la nature des matières organiques à traiter préférentiellement compris entre 5 et 20 v/v/h c'est à dire volume d'air, par volume de matière traitée et par heure.

L'apport en oxygène de l'air a pour incidence de faciliter la fermentation exothermique permettant de contribuer au réchauffage des matières à traiter.

Enfin, le milieu de l'hydrolyse aérobie peut recevoir une fraction recyclée liquide, riche en divers composants et en particulier en souches bactériennes.

Le procédé comporte une séparation des phases solides, liquides, gazeuses, avec éventuellement le recyclage au moins partiel de la phase liquide vers l'hydrolyse et/ou l' acido-acétogénèse. La partie aqueuse rejoignant l'hydrolyse et/ou l' acido-acétogénèse fait l'objet d'un bio-traitement d'élimination au moins partielle des azotes encore présents tels que azotes organiques et ammoniacaux résiduels et nitrites, nitrates présents en solution dans cet effluent. Ce traitement s'effectue préférentiellement avant recyclage. Il inclut un réglage de son pH à une valeur comprise entre 7,5 et 8,0 par introduction de carbonate de calcium, permettant aux bactéries du cycle de l'azote introduites par l'inoculum d'agir selon les conditions nécessaires de pH, de température et de présence d'oxygène.

Phase d'acidogénèse et d'acétogénèse àcidogénèse

Une grande part des monomères produits par l'hydrolyse aérobie de la matière organique à traiter est transformée pendant la phase d'acidogénèse en acides gras, tels que, par exemple, des acides butyriques, propioniques, acétiques, et en alcools tels que éthanol, méthanol, et en hydrogène et en gaz carbonique (CO2) .

Les populations bactériennes impliquées dans l' àcidogénèse sont anaérobies strictes telles que, par exemple, Ruminocula Clostridium, Bifido bacterium. Après isolation, ces souches peuvent être produites en fermenteurs stériles et introduites par bio-augmentation dans le réacteur d'acidogénèse.

Acétogénèse

L' acétogénèse transforme les produits de l 'àcidogénèse en précurseurs du méthane en particulier en acide acétique, en acide formique, en hydrogène et en gaz carbonique.

Les réactions de transformation des produits résultant de 1' àcidogénèse au cours de l' acétogénèse évitent l'accumulation d'acides gras volatils autres que l'acide acétique, lesquels, à des concentrations élevées, deviennent des inhibiteurs de la méthanogénèse .

Bien que la plupart des souches responsables de l 'acétogénèse restent à identifier, les bactéries les plus connues, actives dans cette phase, sont par exemple, Desulfovibrio, Clostridium thermoaceticum, Clostridium Formioaceticum, Acebacterium Woodii.

Toutes ces espèces vivent en symbiose avec les bactéries de la méthanogénèse ; Elles sont également consommatrices d'hydrogène.

Le contrôle de l'acide acétique et de l'acide formique formé est régulièrement effectué au cours de cette phase d'acidogénèse- acétogénèse, ces deux acides en particulier étant précurseurs de la formation de méthane.

Les produits sortant de l'hydrolyse et entrant en phase d'acidogénèse-acétogénèse sont soumis à mélangeage et homogénéisation par des moyens mécaniques et/ou par l'utilisation d'un flux gazeux de recyclage exempt d'oxygène.

La phase d'acidogénèse-acétogénèse maintient une forte concentration de biomasse, cette biomasse étant formée des bactéries et/ou levures anaérobies actives, par bio-fixation à la périphérie interne du digesteur.

Afin d'éviter la formation d'agglomérats entre les particules de matières organiques, un tensio-actif surfactant peut être ajouté. Un tel tensio actif peut être parmi ceux connus, en particulier ceux de type polyoxyéthylène .

Phase de méthanogénèse

La phase de méthanogénèse permet de réaliser la synthèse du méthane notamment à partir de l'hydrogène et du gaz carbonique selon la réaction :

CO ₂ + 4 H ₂ —> CH ₄ + 2H ₂ O

et à partir de l ' acide acétique selon la réaction :

CH ₃ -COOH — > CH ₄ + CO ₂

Les bactéries intervenant dans la méthanogénèse sont anaérobies strictes et sont choisies dans le groupe constitué par, entre autres, Méthanobacterium, Theritioantrophicum, Methanosarcina Barkeri et équivalent.

D'une manière générale, la phase de méthanogénèse se déroule à une température comprise entre 30 ⁰ C et 55 ⁰ C. Certaines souches ont un taux de croissance optimum à des températures mésophiles comprises entre 30 et 45 ⁰ C. Toutefois, la plupart des espèces révèlent un optimum de croissance aux températures thermophiles comprises entre 50 et 55 ⁰ C.

Le pH du milieu de la phase de méthanogénèse se situe dans l'intervalle compris entre 7 et 7,5. Les cinétiques de croissance sont lentes, de l'ordre de 5 à 6 fois plus lentes que les bactéries acidogènes, ce qui a pour conséquence un temps de séjour plus long dans le digesteur de méthanogénèse. Certaines bactéries vivent en association, telles que par exemple, organismes Desulfovibrio en présence de Méthanobacterium MOH, bactéries sulfato-réductrices en présence de bactéries méthanogènes, ce qui permet la réalisation de réactions thermodynamiquement impossibles.

Les quatre grands groupes de bactéries de la méthanogénèse sont toujours associés dans les fermentations méthaniques et obligent à raisonner en terme de cultures mixtes, ces groupes étant bien connus de l'état de la technique.

Phase de compostage aérobie

Le traitement de compostage aérobie des concentrats issus de la phase de méthanogénèse après une séparation solide/liquide s'effectue au moyen de souches aérobies selon un quelconque procédé bien connu de l'état de la technique.

Le compost utilise une technique d'aération par buse au plancher afin de garantir l'auto-pasteurisation du produit. Celle-ci est obtenue par ajout de composés cellulosiques en mélange à la partie concentrée du digestat. Il résulte de l'apport en cellulose un dégagement de calories favorable à la pasteurisation du compost, ce phénomène étant connu en soi.

Le procédé comporte un traitement des évents de compostage : les évents issus du compostage contiennent des COV (carbone organique volatil) dont une partie est azotée. Le traitement de cette phase gazeuse est facilité par le recyclage dans l'hydrolyse qui reçoit les bactéries nitrifiantes incluses dans l'inoculum.

Paramètres du procédé selon l'invention

La mise en oeuvre d'un pré-traitement aérobie, c'est à dire de l'hydrolyse aérobie selon l'invention, et la diversité des microorganismes impliqués dans l'ensemble des phases du procédé de bio-traitement rendent d'autant plus facile la conduite optimale de la fermentation méthanique dépendant des paramètres de la digestion anaérobie.

A chaque étape, l'activité des souches déployées peut être complémentaire ou inhibitrice. De plus, la diversité des matières organiques à traiter rend d'autant plus difficile la conduite de l'algorithme garantissant le meilleur rendement de synthèse de méthane .

Pour permettre une optimisation de chaque phase, le procédé continu de bio-traitement, prend en considération la différence des contraintes paramétriques de chaque phase, c'est à dire celles de l'hydrolyse, de l' acidogénèse et acétogénèse et de la méthanogenèse .

Un pré-traitement aérobie, c'est à dire la phase d'hydrolyse aérobie des matériaux organiques, associé à la séparation des phases anaérobies, acido / acétogénèse d'une part et méthanogénèse de l'autre, visent à utiliser le plus rationnellement possible une large variété de souches dont les fonctions peuvent avoir des effets complémentaires ou inhibiteurs.

Selon la nature des matières organiques à traiter, et des objectifs de synthèse de méthane, il convient de maîtriser les paramètres de fermentation en recourant à l'utilisation de capteurs industriels et d'ensembles de régulation placés à chaque étape du traitement.

Paramètres de température

Lors de la phase d'hydrolyse, et bien que la fermentation soit exothermique, le pré-traitement aérobie peut s'effectuer à température ambiante, éventuellement contrôlée. Cependant le choix d'un temps de séjour faible ne permet pas de monter à une température optimale souhaitée telle que de l'ordre de 30 ⁰ C à 35 ⁰ C suivant la nature des matières organiques à traiter.

D'une manière générale, la température de déroulement de la phase d'hydrolyse se situe dans l'intervalle de 25 ⁰ C à 40 ⁰ C et préférentiellement de 30°C à 37 ⁰ C. L'installation d'un échangeur

thermique permet de stabiliser la température et d'optimiser le rendement d'hydrolyse.

Lors de la phase d'acidogénèse et d'acétogénèse, la température retenue pour l'acidogénèse est comprise entre 40 ⁰ C et 50 ⁰ C selon la nature des matières organiques à traiter. Un échangeur interne permet de réguler la température .

Lors de la phase de méthanogénèse, la production de méthane passe par deux optimums, l'un en zone mésophile à 4O ⁰ C et l'autre en zone thermophile vers 50 ⁰ C. Le maintien dans le digesteur d'une température régulée dans l'intervalle le plus faible possible est une des conditions exigées pour le bon fonctionnement de la fermentation .

Les avantages et les inconvénients de la fermentation méthanique en zone mésophile ou thermophile sont bien connus :

Pour la voie mésophile, il y a moins de vapeur d'eau et moins de CO2 dans le gaz produit, ce qui permet une valorisation plus facile pour le bio-gaz. De plus le spectre d'espèces microbiennes méthanogènes est plus large. Enfin le bilan énergétique est plus favorable, de par la possibilité d'utilisation des basses températures

Pour la voie thermophile, il y a réactivité plus grande, ce qui a pour conséquence un temps de rétention inférieur. Il y a également diminution du volume de boue formée, et destruction de micro-organismes pathogènes et phytopathogènes . Enfin, le maintien de conditions anaérobies est facilité.

D'une manière générale, la température de la phase de méthanogénèse peut se situer entre 35 et 55 ⁰ C selon que l'on recherche des conditions mésophiles ou thermophiles.

D'une manière très préférentielle, le procédé continu de biotraitement selon l'invention, retient la voie thermophile en raison des garanties d'hygiénisation apportées et du maintien des conditions anaérobies. L'optimisation du temps de séjour intervient également dans ce choix, ainsi que des préoccupations de réduction du volume d'ouvrage, facteur important pour minimiser la dépense énergétique imputée au chauffage.

Paramètres de pH

La valeur du pH est définie selon les phases de traitement. Les valeurs sont comprises entre 6,5 et 8.

Lors de la phase d'hydrolyse, la fermentation aérobie des composés organiques constituant la matière organique à traiter avant tout traitement, s'effectue à un pH proche de la neutralité c'est à dire à un pH compris entre 6,5 et 7.

Bien que le temps de séjour soit réduit, le pH initial de 6,5 peut augmenter en 36 heures pour atteindre 7, et ce, pour une aération de, par exemple 15 volume d'air/volume de matière organique à traiter/heure (v/v/h) . En cas de nécessité de ramener le pH à une valeur comprise entre 6,5 et 7, l'utilisation d'un acide est pratiquée.

L'acide ortho-phosphorique est à privilégier pour simultanéement régler la valeur du PH et compenser les éventuelles carences en phosphore qui pourraient être constatées au sortir de la méthanisation .

II s'agit en effet d'une part de créer un compost de bonne qualité agronomique et d'autre part de gérer l'effluent liquide sortant de la méthanisation après solide liquide de telle sorte que cet effluent liquide ait un ratio entre demande biologique en oxygène, teneur en azote, teneur en phosphore compatible avec les ratio exigés c'est à dire DBO/N/P de 100/5/1.

Inversement, un pH initial trop bas sera corrigé à l'aide de l'ajout d'un agent alcalin, en particulier soude ou chaux.

Lors de la phase d' acidogénèse-acétogénèse, une diminution du pH au-dessous de 6,5 peut entraîner une forte concentration en acides gras volatils et a pour conséquence une inhibition de la méthanogénèse .

Lors de cette même phase d' acidogénèse—acétogénèse, un pH supérieur à 8 favorise la formation d'hydrogène, d'ammoniac et d'hydrogène sulfuré au détriment de la production de méthane. Dès lors, le pH de la phase d' acidogénèse-acétogénèse anaérobie s'effectue à un pH compris dans l'intervalle 6,5 à 8.

L'équilibre du pH est assuré par un agent de correction; le bicarbonate qui peut facilement être dissous dans le milieu aqueux est privilégié. La concentration en bicarbonate doit être de l'ordre de 1500 mg/1 afin de maintenir le pH du milieu aqueux dans l'intervalle précité, et ce pour assurer la fermentation anaérobie dans une optique de rendement maximum en bio-gaz énergétique.

Lors de la phase de méthanogénèse, pour la plupart des matières organiques à traiter, le pH optimal de la méthanogénèse est compris entre 7 et 7,5.

Compte tenu du pouvoir tampon du milieu, il est rarement nécessaire de corriger le pH au cours de la méthanogénèse. En cas de nécessité, celui-ci pourra être réduit par exemple à l'aide de lait de chaux. La soude sera évitée en raison du risque d'excès en cations Na ⁺ dans le compost formulé à partir des boues finales .

Paramètres de temps de séjour

Le temps de séjour des matières organiques à traiter, dans les installations permettant de mettre en œuvre le procédé continu de biotraitement selon l'invention, est défini à partir de la composition des dites matières organiques à traiter, des conditions paramétriques de fonctionnement, des caractéristiques des effluents issus de la digestion.

Ce paramètre est déterminant pour dimensionner chaque étape du traitement. D'une manière préférentielle, une charge volumique de matière organique à traiter la plus élevée possible sera envisagée, afin d'optimiser la taille des équipements et de réduire ainsi le coût des équipements de digestion.

Lors de la phase d'hydrolyse aérobie, un temps de séjour compris entre 36 et 72 heures est exigé, et ce, selon la nature des matières organiques à traiter, la taille effective des matières en suspension et le rapport C/N.

Lors de la phase d' acidogénèse et d' acétogénèse, le temps de séjour est défini à partir de la cinétique des populations bactériennes adaptées à la dégradation des matières organiques à traiter. La bio-fixation à l'intérieur du réacteur permet le maintien de la concentration de la masse active des souches en

fonction de la charge organique à traiter. Selon les matières constituant les entrants, le temps de séjour de la phase acidogénèse - acétogénèse est compris entre 12 et 15 jours.

Lors de la phase de méthanogénèse, le taux de croissance des souches responsables de la méthanogénèse est faible et la plupart des espèces sont sensibles aux fluctuations paramétriques. La bio-fixation permet de maintenir dans le bio-réacteur une masse constante de bactéries. En cas de présence de composés inhibiteurs des souches, la masse active « retenue » réduit l'incidence des effets toxiques.

Le temps de séjour de la méthanogénèse est généralement compris entre 20 et 50 jours. Selon les matières organiques et selon la majorité des cas à traiter, il est compris entre 36 et 42 jours. Ce temps de séjour est réduit lorsqu'il y a recyclage des boues et peut, pour certaines matières organiques à traiter, être compris entre 25 et 30 jours.

Paramètres de potentiel redox

Le milieu doit être réducteur et maintenu réducteur tout au long des phases acidogénèse - acétogénèse et méthanogénèse, ce qui implique une absence d'oxygène. Afin d'éviter l'introduction d'éléments oxydants dans les réacteurs, il convient d'en assumer la parfaite étanchéité .

Les populations bactériennes anaérobies agissent préférentiellement à bas potentiel redox compris entre -300 à - 330 mv. En conséquence, le contrôle du potentiel redox est effectué régulièrement, de préférence chaque jour, sur la partie médiane des réacteurs anaérobies.

Paramètres constitués par les nutriments minéraux et les inhibiteurs

La constitution du milieu formé par la matière organique à traiter en présence d'eau diffère pour chaque phase du procédé : hydrolyse, acétogénèse et acidogénèse, méthanogénèse.

Le ratio C/N constitue le repère permettant de quantifier la répartition des mélanges des matières organiques à traiter.

Pour la fraction hydrolysée, il est aisé de soustraire la partie aqueuse et de procéder à l'analyse Carbone, Azote, Phosphore en vue de déterminer des rapports C/N, C/P, et DBO/N/P.

D'une manière préférentielle, le rapport DBO/N/P de l'effluent liquide sortant de la méthanogénèse après séparation solide liquide recherché doit tendre vers le ratio bien connu 100/5/1.

La partie anaérobie stricte du traitement requiert un C/N optimal de 32 à 35 et un rapport C/P de 150. L'azote est généralement apporté par les matières organiques issues des industries agroalimentaires, alors que le carbone provient essentiellement des produits agricoles tels que par exemple blé, maïs. Dans la majorité des apports, l'azote est en quantité suffisante d'autant que la phase de méthanogénèse ne produit pas de biomasse et ne consomme que très peu d'azote.

La teneur en azote nitrique (NO3) doit être contrôlée au niveau de la méthanogénèse car son pouvoir oxydant a pour effet de relever le potentiel redox. La concentration en sulfates doit être contrôlée au niveau des phases d' acidogénèse-acétogénèse et de méthanogénèse.

La teneur en sulfate ne doit pas excéder 100 à 200 mg/1 dans ces deux phases d' acidogénèse-acétogénèse et de méthanogénèse. Les sulfates sont des inhibiteurs de la méthanogénèse. Ils conduisent à la production d'hydrogène et d'hydrogène sulfuré dont les effets corrosifs sont dommageables pour les équipements. Il est néanmoins admis qu'une faible quantité d'hydrogène sulfuré et d'hydrogène peut avoir un effet favorable dans la mesure où le potentiel redox s'abaisse. Cela induit également la précipitation des cations toxiques tels que Cu, Zn, Ni, Hg, Fe, Pb, sous forme de sulfures. Tous les métaux lourds ont des effets bactériostatiques ou bactéricides, même à de faibles concentrations .

Paramètres d'agitation

L'agitation du milieu permet de maintenir l'homogénéité des matières organiques à traiter et de l'inoculum associé aux nutriments et autres ajouts, en vue de constituer une biomasse active. De plus l'agitation favorise les échanges thermiques et participe au dégazage des boues. Plusieurs modes d'agitation peuvent être mis en œuvre dans le cadre du procédé continu de biotraitement selon l'invention : agitation mécanique à partir de turbines placées sur les abords ;

- agitation à partir de la re-circulation des gaz ou des effluents. Les gaz peuvent être re-circulés et dispersés par surpresseur à la base du réacteur. Les effluents, après simple décantation, peuvent être recyclés à la base des digesteurs.

Toutefois le procédé selon l'invention propose, en plus de ces technologies, un mode de dégazage et recyclage par re-circulation interne utilisant la même source d'énergie pour le recyclage

hydraulique et le transfert des gaz. Une telle technique assure également l'homogénéité thermique du réacteur de biotraitement appelé communément digesteur.

Le taux de recyclage des gaz est de 10-12 v.v.h lorsque exprimé en volume de gaz par m3 de matière organique à traiter dans le réacteur de biotraitement et par heure. Cette re-circulation favorise l'échange entre la matière organique et les bactéries en augmentant le taux de contact au niveau de la bio-fixation périphérique du réacteur de biotraitement. A cet effet, la hauteur du diffuseur de gaz se situe au tiers de la hauteur d'eau du réacteur de biotraitement.

La pression interne du réacteur de bio-traitement est maintenue à partir d'une colonne externe constituée d'un tuyau en col de cygne de hauteur égale à la hauteur de liquide pour le digesteur. Le digesteur peut être équipé d'une soupape tarée entre 18 et 25 mm de pression. Cependant la solution la plus simple consiste à stocker directement les gaz en gazomètre souple au sortir du digesteur.

Enfin, les effluents liquides et solides sont séparés et stockés en vue de subir des traitements de valorisation et/ou de mise en conformité avec les exigences environnementales .

Ainsi, le procédé de biotraitement en continu selon l'invention apparaît être particulièrement intéressant et utile pour la biotransformation de matières organiques d'origines végétales et/ou animales en bio-gaz énergétique, et en compost de qualité agronomique .

La figure 1 représente l'ensemble d'une installation de biotraitement de matières organiques mettant en œuvre le procédé de l'invention permettant d'obtenir un bio-gaz riche en méthane et un compost de bonne qualité agronomique et donc facilement valorisable.

Le flux initial "A" _r c'est à dire la matière organique à traiter en vue de sa transformation en bio-gaz et en compost, est constitué par des résidus organiques broyés d'origine majoritairement végétale et pour partie animale. Ces résidus organiques broyés sont mélangés et homogénéisés au niveau d'une trémie d'entrée (1) . L'introduction des souches bactériennes aérobies, "B", se fait au moyen d'un dispositif d'injection situé dans la zone d'alimentation de type par exemple vis doseuse (2) de la cuve d'hydrolyse (3) opérant en régime aérobie.

Le flux à traiter "A", chargé en souches bactériennes "B" est soumis successivement aux trois phases de traitements précitées, dans respectivement la cuve d'hydrolyse (3) , le réacteur de biotraitement anaérobie (4) dans lequel s'opère la phase d' acidogénèse et d'acétogénèse, et le digesteur anaérobie (5) dans lequel s'opère la phase de méthanogénèse.

La matière organique formulée, constituant le flux initial à traiter "A", chargé en souches bactériennes "B", est mis en suspension aqueuse et est aérée au moyen d'un flux d'air provenant du compresseur (7). Le débit de circulation d'air est d'au moins 10 v/v/h et varie préférentiellement entre 20 et 30 v/v/h. Un évent (8) permet l'évacuation de l'air d'aération et de brassage.

Le réacteur de biotraitement anaérobie (4) dans lequel s'opère la phase d/ acidogénèse et d' acétogénèse, est muni d'un système d'agitation (9) et de matériaux de garnissage (10) permettant la bio-fixation par rétention des souches de population bactérienne anaérobies. Les produits résultant de l' acidogénèse et de l' acétogénèse, sont conduits par une canalisation (11) dans le réacteur de méthanogénèse, c'est à dire le digesteur (5). Les effluents gazeux résultant de la réaction d' acidogénèse et d' acétogénèse sont conduits par la canalisation (12) dans le réservoir de stockage (6) du bio-gaz énergétique produit.

Le digesteur (5) est pourvu d'une circulation gazeuse (13) opérant par l'intermédiaire d'un recyclage partiel du bio-gaz produit lors de la méthanogénèse et qui permet l'agitation régulière des produits organiques résultant de l' acidogénèse et de l' acétogénèse. Le digesteur (5) est également muni de matériaux de garnissage (14) permettant la bio-fixation par rétention des souches de population bactérienne anaérobies. L'évacuation du flux de méthane s'opère par l'intermédiaire d'une canalisation (15) débouchant dans (12) et conduisant dans le réservoir de stockage (6) par la canalisation (16) .

Un séparateur solide / liquide / gaz (18) est alimenté par la canalisation (17) en effluents en provenance du digesteur (5). Au sein de ce séparateur, se produit une séparation en trois phases, une phase gazeuse s' évacuant par la canalisation (19) vers le réservoir (6) , une phase solide décantée sortant par la canalisation (20), dont une partie est recyclée par la canalisation (21) dans la canalisation (11), en vue d'être réintégrée dans le digesteur (5) et dont l'autre partie est évacuée par la canalisation (22) en vue de son traitement conforme à un usage agricole valorisé.

Quant à la phase liquide, celle ci est évacuée par la canalisation (23) en direction d'une unité de traitement biologique, une partie au moins pouvant être prélevée et conduite par la canalisation (24) dans le réacteur d'hydrolyse aérobie (3) .