II.2 Principes généraux de la digestion
anaérobie
Parmi les différentes techniques de
stabilisation, la digestion anaérobie, ou méthanisation, est la
plus intéressante. En effet, d'après Suh et Roussaux (2002),
c'est la filière de traitement, accompagnée d'une valorisation
agricole, la moins agressive vis à vis de l'environnement.
Les micro-organismes anaérobies utilisent la pollution
organique (matières organiques réfractaires au traitement
aérobie et bactéries épuratrices aérobies du bassin
d'aération) comme substrat pour produire des gaz composés
principalement de méthane (55-70%) et de dioxyde de carbone (25-40%)
(Degrémont, 1989). Le méthane peut être valorisé
sous forme d'énergie (chaudière produisant de la chaleur ou de
l'électricité). Dans le même temps, les micro-organismes
anaérobies consomment peu d'énergie, ce qui entraîne une
production de boues limitée (3 à 20 fois inférieure
à un traitement aérobie) (Bitton, 1994, Trably, 2002). En effet,
les micro-organismes anaérobies n'utilisent qu'environ 10 à 15%
de l'énergie du substrat pour leur croissance (Moletta, 1993, Edeline,
1997), le reste étant utilisé pour la production du biogaz.
Enfin, la digestion anaérobie permet une réduction des
microorganismes pathogènes.
La digestion anaérobie consiste en une fermentation
des boues, souvent épaissies, sous condition anaérobie stricte.
Elle est composée de quatre étapes : l'hydrolyse,
l'acidogènese, l'acétogenèse et la
méthanogènese (voire figure 03). Pour mener à bien une
digestion, il est nécessaire d'avoir des vitesses de réactions
équilibrées pour ne pas inhiber une des étapes.
Figure no04 : principe de la
digestion anaérobie (d'après Moletta, 2002).
II.3 Les étapes la digestion
anaérobie
II.3.1 L'hydrolyse
L'étape d'hydrolyse est un
processus de dégradation des composés particulaires, mettant en
jeu divers micro-organismes hydrolytiques anaérobies, stricts ou
facultatifs, mésophiles ou thermophiles (Degrémont, 1989). Elle
conduit à l'hydrolyse enzymatique et à la solubilisation de
molécules complexes (protéines, polysaccharides, lipides,
cellulose,...) en composés plus simples (acides aminés, sucres
simples, acides gras, glycérol,...). La quantité de
matière particulaire solubilisée dépend de la composition
même de la phase particulaire. Dans les digesteurs, l'étape
d'hydrolyse est assurée essentiellement par des bactéries qui
sont en compétition pour l'utilisation des nutriments et des sources de
carbone (Thiele, 1991), le tableau I montre les principaux groupes microbiens
impliqués dans l'étape d'hydrolyse (Moletta, 1993).
L'hydrolyse des composés particulaires, tels que les
boues, est généralement une étape lente
(Moletta, 1993).
Tableau I: Principaux groupes microbiens
impliqués dans l'étape d'hydrolyse (Moletta, 1993).
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Substrat hydrolysé
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Groupes microbiens impliqués
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Références
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Cellulose
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Acetivibrio cellulolyticus Bacteroides succinogenes
Butyrivibrio fbrisolvens
Ruminococcus flavefaciens, Ruminococcus albus,
Bacteroides spp.
Clostridium spp.
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(Gilkes et al., 1991; Moletta, 2008)
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Lignine
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Pseudomonas spp. Moraxella spp.
Desulfovibrio spp.
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(Colberg, 1988)
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Lipides
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Anaerovibrio lipolytica Syntrophomonas spp.
Bacillus spp.
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(Moletta, 2008)
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Protéines
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Bacteroides spp. Clostridium spp.
Bifidobacterium spp. Staphylococcus spp. Eubacterium
spp. Propionibacterium spp. Peptococcus spp.
Butyrivibrio spp. Streptococcus spp.
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(McInerney, 1988; Moletta, 2008)
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Composés azotés
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Clostridium acidiurici, Clostridium cylindrospermum
Micrococcus aerogenes, Micrococcus lactilyticus
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(Moletta, 2008)
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