IV.4 Effet de la concentration de la matière
sèche sur la quantité / qualité de biogaz produit
IV4.1 Variation de pH au cours de la fermentation
Vu la simplicité de l'analyse et le
faible coût, nous avons réalisé cette analyse chaque deux
jours. Sachant qu'une faible variation de pH peut avoir de lourdes
conséquences sur le taux de H2S libéré dans le biogaz,
toutes autres choses restant constantes. Un pH élevé peut
indiquer la forte présence de NH3 dans le digesteur. Ceci est un
indicateur qu'il est temps de réaliser une analyse de l'azote ammoniacal
et éventuellement une correction de la composition protéique de
digestat. Un pH bas indiquera presque toujours une alimentation trop riche en
glucides hautement fermentescibles et un manque de cellulose dans le digestat
(Moletta, R, 2008).
Les mesures de variations de pH ont permis de
vérifier le bon fonctionnement de processus. Le pH varie entre 6.64 et
7.98, ces valeurs sont proches de la neutralité ce qui signifie que le
pH est adéquat pour une production optimum de biogaz (Berger, S et al,
2008) mais on peut distinguer en premier temps (jusqu'a 4ème
jours) une légère acidification qui reflète l'étape
de l'hydrolyse (Moletta, R.2008) pour toutes les concentrations
étudiées (voire figure n°09). Comparativement aux
autres travaux cet intervalle est plus étroit que celui de (Nosrati, T.
Amani, and T.R. Sreekrishnan.2011) qui est entre 6.1 et 8.4, et de 5.5 à
8.5 selon (RISE-AT, 1998).
On remarque que le pH optimal de la digestion
anaérobie se situe autour de la neutralité. Il est le
résultat du pH optimal de chaque population bactérienne : celui
des bactéries acidifiantes se situe aux tours de 6.64. Les
acétogènes préfèrent un pH proche de la
neutralité ce qui provoque la résistance du système par
une augmentation de pH (voire figure n°09) tandis que les
méthanogènes ont une activité maximale dans une gamme de
pH comprise entre 6.64 et 7.32. Toutefois, la méthanisation peut se
produire dans des milieux légèrement acides ou alcalins.
(Moletta, R. 2008).
Figure n° 09: Variation de pH au
cours de la fermentation.
IV.4.2 Quantité de biogaz émis
Selon les représentations graphiques de production
cumulée de biogaz (voir figure n° 10) on
remarque l'allure de ces courbes ressemble bien à la cinétique
enzymatique ou encore bien dite au modèle de croissance de Monod sachant
qu'on a maintenu le rapport X/S constant, cette production est proportionnelle
à la concentration de la matière sèche, plus la
concentration massique en MS est importante plus la production est
importante.
Figure n° 10: Taux de Production
cumulée de biogaz.
On remarque qu'au cours de cette dégradation la
cinétique commence au plan enzymatique directement par la phase
stationnaire ou la vitesse est constante sauf la plus faible concentration en
MS où elle commence par une phase préstationnaire qui est de 4
jours. Pour cela on a cherché à trouver la linéarisation
de cette cinétique (voire figure n°11).
Pour déterminer les paramètres cinétiques
Vm et KMS on trace la représentation de lineweaver
et Burk (Voire figure n°12) .On trouve que Vm= 500
Cm3/L/Jour et KMS=80g/l, sachant que pour avoir la
Vm il faut que : 10 KMS< [MS] <100
KMS.
Figure n° 11: Calcule de
Vitesse initiale de production de biogaz.
Figure n° 12: Représentation
de lineweaver et Burk.
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