Personnaliser l’apport en oligo-éléments pour optimiser la production de biogaz

Un article paru dans le Bioénergie International n°65 – janvier 2020

Site de production Schaumann à Taufkirchen en Allemagne

Pour Schaumann BioEnergy, spécialiste européen de la biologie des digesteurs, l’optimisation de la production de biogaz passe par un apport personnalisé d’oligo-éléments dans les cuves de digestion.

Les oligo-éléments dans le processus de production de biogaz

Le processus de méthanisation peut être divisé en quatre phases successives, différents micro-organismes et enzymes étant impliqués dans chacune de ces étapes, travaillant en étroite collaboration et formant une sorte de symbiose.

Mini digesteur en laboratoire chez Schaumann

Dans un processus sain, toutes ces étapes se déroulent de manière synchrone. Cela signifie, par exemple, que les produits intermédiaires des premières étapes du processus, tels que les acides gras volatils libres, sont dégradés en permanence et ne s’accumulent pas. Outre l’établissement de conditions de processus stables, l’apport des micro-organismes, impliqués dans les nutriments et oligo-éléments essentiels, joue un rôle décisif. En plus de leur fonction dans la construction de la substance cellulaire, ces dernières sont également nécessaires en tant qu’éléments constitutifs des enzymes et des coenzymes, qui à leur tour sont responsables à de nombreux égards de la catalyse des différentes étapes de réaction du processus. Par exemple, sept enzymes et trois coenzymes sont impliquées dans l’une des voies de dégradation de la dernière sous-étape de la chaîne du processus, la formation de méthane à partir du CO2 et du H2. La loi du minimum selon Liebig stipule que si un seul élément nutritif est déficient, les rendements complets ne peuvent être atteints. Un dosage d’oligo-éléments adapté de manière optimale permet ainsi de stabiliser et d’optimiser le processus de formation du méthane en favorisant à la fois la croissance des micro-organismes impliqués dans le processus de dégradation et la formation des enzymes et coenzymes nécessaires.

De quoi dépend la teneur en oligo-éléments dans le digesteur ?

Les substrats fournis sont les principaux responsables de la concentration des macro- et micronutriments dans le digesteur. Les fumiers et lisiers agricoles contiennent parfois de très grandes quantités d’oligo-éléments. Ceux-ci, à leur tour, dépendent largement de l’alimentation des animaux ou de l’utilisation d’aliments minéraux.

Dans le cas des lisiers, tous les oligo-éléments essentiels ne sont cependant pas toujours, et même pas souvent, présents et des symptômes de carences apparaissent dans de nombreuses installations. Si l’on n’utilise que des plantes énergétiques, les concentrations sont généralement plus faibles, mais les différences entre les différentes variétés le sont aussi. Dans ce cas, l’absorption différente de (micro)nutriments du sol par les plantes jouent un rôle non négligeable.

Ferme pilote Schaumann de Gut Hülsenberg à Wahlstedt en Allemagne

En parallèle, le climat (quantité de précipitations) et les pertes éventuelles de jus d’infiltration peuvent également influencer le contenu dans les substrats et donc aussi dans le digesteur. La multitude de variables d’influence a pour conséquence des différences très fortes dans la composition des intrants.

Les analyses de Schaumann montrent ainsi des différences significatives dans le contenu de certains micro- et macronutriments dans les échantillons des unités de méthanisation. Le facteur entre les valeurs minimales et maximales mesurées montre l’étendue des différences. Par conséquent, le dosage des oligo-éléments doit toujours être adapté individuellement au digesteur concerné.

Quels sont les symptômes typiques d’une carence en micronutriments ?

Un manque de nutriments essentiels se manifeste généralement par une augmentation de la teneur en acides gras organiques, en particulier en acide propionique et en acides ramifiés à longue chaîne tels que l’acide isobutyrique ou isovalérique. Ceci entraîne une inhibition de la biologie du digesteur et peut également conduire à son acidification. Un fonctionnement à pleine charge est en partie encore possible sur une plus longue période de temps en augmentant les quantités d’intrants ; cependant, en plus des acides organiques, la biomasse non complètement dégradée s’accumule lentement dans le digesteur. Il en résulte un autre symptôme typique d’une carence en oligo-éléments, à savoir une augmentation de la viscosité et donc un mélange moins bon du contenu du digesteur ou une augmentation de la formation d’une couverture flottante. La conséquence typique est ensuite une lente diminution de la teneur de méthane dans le biogaz.

Analyse du pouvoir méthanogène, photo Schaumann

Dans une installation alimentée en continu avec des oligo-éléments adaptés, les acides gras à longue chaîne tels que l’acide butyrique, l’acide valérique ou l’acide caproïque n’apparaissent plus en fonctionnement normal. Le taux d’acide acétique et propionique est également très faible, car il y a toujours suffisamment de micro-organismes formateurs de méthane dans le système pour dégrader immédiatement les acides produits pendant l’hydrolyse. En raison de la densité de population plus élevée, ces installations réagissent beaucoup mieux aux dysfonctionnements techniques, tels que les « suralimentations » accidentelles, et peuvent être remises à pleine charge beaucoup plus rapidement après des arrêts pour des travaux de maintenance ou de réparation. Le diagramme montre l’augmentation moyenne du nombre de bactéries bio.

Si un parallèle peut être fait avec la nutrition animale dans la nécessité d’apporter des oligo-éléments dans l’alimentation, en revanche les provenances, la qualité et la quantité de ces derniers est totalement différente. Pour exemple, des oligo-éléments comme le bore, l’aluminium et le nickel ne se retrouvent pas dans l’alimentation animale alors qu’ils sont indispensables comme additifs dans un digesteur.

Témoignages clients

Mathieu Laurent de Méthavair à Mandres-sur-Vair dans les Vosges
« Au départ, étant éleveur et ayant essayé plusieurs « poudres de perlimpinpin » sans succès sur nos vaches, j’étais sceptique. Ensuite J’ai entendu parlé de ces oligo-éléments Schaumann par un méthaniseur voisin qui en utilisait depuis un moment. Nous sommes donc partis sur une cure d’un mois et demi : l’avantage avec un méthaniseur, c’est qu’il réagit rapidement aux différents intrants et le calcul de rentabilité en fin de cure est très simple à faire, en comparaison avec les bovins : électricité produite supplémentaire ou économie d’intrants moins le coût de la cure. Les résultats n’ont pas tardé à venir : au bout de 15 jours nous avons réduit le volume d’intrants jusqu’à produire autant avec 18 % de moins. Après la cure, les bénéfices ont perduré 3 à 4 mois en étant dégressifs. Suite à la prochaine cure ! »

Site G3-Environnement à Coussey dans les Vosges

Produit Schaumann BioEnergy

Silvère Adam de G3-Environnement à Coussey dans les Vosges
« Nous avons essayé les oligo-éléments avec plusieurs fournisseurs et c’est avec la formule de chez Schaumann que nous avons les meilleurs résultats sur la production de biogaz. »

Romain Stagliani de Méthagri 32 à Pellefigue dans le Gers
« Les oligo-éléments m’ont permis de stabiliser la biologie et d’atteindre les derniers kilowatts manquants. »

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