Brevet FR3130289A1 — publié le 20230616

L’invention concerne un dispositif de bio-méthanation (10) d’un gaz (8) contenant du CO et/ou du H2, le dispositif de bio-méthanation étant caractérisé en ce qu’il comprend : un premier réacteur (11) comprenant une cavité (12), ledit premier réacteur étant configuré pour être placé à l’intérieur d’un bain liquide (13) comprenant au moins une population bactérienne, de sorte que, lorsque le premier réacteur (11) est en contact avec le bain liquide (13), un biofilm est formé autour de la cavité (12) ; un injecteur (7) du gaz (8) contenant du CO et/ou H2 dans la cavité (12), le biofilm étant apte à réaliser une conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou H2 en méthane ; un premier dispositif d’injection (14) de CO2, configuré pour injecter du CO2 gazeux (9) dans le bain liquide (13). Fig. 1 Dispositif de bio-méthanation et procédé associé La présente invention a trait à un dispositif de bio-méthanation de gaz comprenant du H2 et/ou du CO, tel que du syngaz. L’invention concerne aussi un dispositif de bio-méthanation d’un gaz contenant du CO et/ou du H2. Le dispositif et le procédé de l’invention sont utiles dans le domaine du traitement des déchets, du traitement des boues (notamment issues du traitement des eaux usées) et plus généralement de ce que l’on appelle la « conversion Power to Gas ». La méthanation consiste à faire réagir l'hydrogène (H2), le monoxyde de carbone (CO) et le dioxyde de carbone (CO2) pour générer du méthane (CH4) et de l'eau (H2O). On connait des procédés de méthanation chimiques à conversion catalytique. De tels procédés sont néanmoins coûteux et impliquent habituellement des pressions et températures élevées. Ces inconvénients peuvent être évités en utilisant la voie biologique pour transformer l’H2 et le CO2 et/ou le CO en méthane à des températures et pressions normales. On connait également des procédés biologiques, que l’on pourrait considérer comme des procédés de biocatalyse à partir de micro-organismes. Plusieurs mécanismes peuvent être mis en jeu dans la réaction de bio-méthanation, en fonction des populations de microorganismes impliquées. On peut citer notamment trois exemples de populations bactériennes permettant de synthétiser du méthane (CH4) à partir de CO ou de H2 via trois mécanismes distincts (voir Navarro et al. Front. Microbiol. 7:1188). Population 1: Acétogènes Carboxydotrophiques + Méthanogènes Acetogéniques. Réaction 1 : 4CO + 2H2O → CH3COOH + 2CO2 Réaction 2 : CH3COOH → CH4 + CO2 Réaction Globale : 4CO + 2H2O -> CH4 + 3CO2 Population 2 : Bactéries Homoacetogéniques + Méthanogènes Acetogéniques ou Méthanogènes Hydrogénotrophiques Réaction 1 : 4H2 + 2CO2 -> CH3COOH + 2H2O Réaction 2 : CH3COOH → CH4 + CO2 Réaction 3 : 4H2 + CO2 -> CH4 + 2H2O Réaction Globale : 4H2 + CO2 -> CH4 + 2H2O Population 3 : Méthanogènes Carboxydotrophiques Réaction Globale : 4CO + 2H2O → CH4 + 3CO2 Ces diverses populations peuvent bien entendu coexister dans un même réacteur. Une des limitations bien connues de procédés de bio-méthanation tient à la faible solubilité du monoxyde de carbone (CO) et du dihydrogène (H2) dans l’eau, qui limite les cinétiques et/ou les rendements de procédés biologiques de méthanation. Diverses solutions ont été explorées afin d’augmenter le transfert de ces molécules dans le milieu réactionnel. Ainsi, les documents WO2013110186, US20160153008 et US20160230193 présentent des méthodes comprenant une étape de circulation d’un gaz de pyrolyse (syngaz) à l’intérieur d’un digesteur. De tels procédés permettent de mettre en œuvre une méthanation concomitante des réactions de digestion. Cependant, de tels procédés ne permettent pas une sélection des micro-organismes dédiés à la méthanation, et limitent donc le rendement de la méthanation. D’autres solutions ont été développées, qui utilisent une unité spécifique à l’étape de méthanation, ce qui permet, via la pression de sélection, d’obtenir une population de micro-organismes spécialisée pour la méthanation. On pourra notamment citer le document WO2018234058, qui prévoit l’injection d’un gaz de pyrolyse à travers une membrane positionnée dans le réacteur de méthanation, afin d’augmenter la surface de contact entre le gaz et le milieu réactionnel, et par conséquent le transfert de masse et les rendements. Cependant, dans un tel système, la concentration de CO2 par rapport à la concentration en CO ou en H2 n’est pas maîtrisée : elle résulte des concentrations partielles dans le gaz injecté. Ainsi, les membranes sont utilisées en partie pour injecter le CO2, qui est beaucoup plus soluble en milieu aqueux que le CO ou le H2. Il existe donc un besoin pour des procédés de méthanation améliorés, notamment en termes de transfert de masse des gaz peu solubles tels que CO et H2, en termes d’utilisation des membranes pour l’injection desdits gaz peu solubles, en termes d’efficacité de conversion globale. De tels procédés améliorés permettraient également de réduire la taille du réacteur de méthanation. L’invention vise à pallier tout ou partie des problèmes cités plus haut en proposant un dispositif de bio-méthanation et un procédé de bio-méthanation modulaires, découplant l’injection de CO2 de l’injection de CO/H2. A cet effet, l’invention a pour objet un dispositif de bio-méthanation d’un gaz contenant du CO et/ou du H2, le dispositif de bio-méthanation étant caractérisé en ce qu’il comprend : un premier réacteur comprenant une cavité, ledit premier réacteur étant configuré pour être placé à l’intérieur d’un bain liquide comprenant au moins une population bactérienne, de sorte que, lorsque le premier réacteur est en contact avec le bain liquide, un biofilm est formé autour de la cavité ; un injecteur du gaz contenant du CO et/ou H2 dans la cavité, le biofilm étant apte à réaliser une conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou H2 en méthane ; un premier dispositif d’injection de CO2, configuré pour injecter du CO2 gazeux dans le bain liquide. Avantageusement, le dispositif de bio-méthanation selon l’invention comprend un générateur de fines bulles ou microbulles ou nanobulles comprenant : une première entrée connectée au premier dispositif d’injection de CO2 ; une première sortie reliée au bain liquide, le générateur de fines bulles ou microbulles ou nanobulles étant configuré pour délivrer à la première sortie des fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injectée à la première entrée. Avantageusement, le dispositif de bio-méthanation selon l’invention comprend un deuxième dispositif d’injection relié au bain liquide, ledit deuxième dispositif d’injection étant destiné à injecter du bicarbonate de soude dans le bain liquide. Avantageusement, le dispositif de bio-méthanation selon l’invention comprend un troisième dispositif d’injection de gaz, préférentiellement du CO2, configuré pour injecter par intermittence ledit gaz sous forme gazeuse dans le bain liquide, préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Avantageusement, le dispositif de bio-méthanation selon l’invention comprend : un dispositif de mesure de l’alcalinité et/ou du pH du bain liquide, et/ou un analyseur d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur, et/ou une sonde de mesure du CO2 dissous dans le bain liquide, connecté(s) au bain liquide et/ou à la sortie du premier réacteur et destiné(s) à déterminer une concentration d’une espèce de contrôle dans le bain liquide et/ou à la sortie du premier réacteur, l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, le dispositif de bio-méthanation comprenant en outre un moyen d’asservissement du dispositif d’injection en fonction de la concentration de l’espèce de contrôle déterminée. Avantageusement, le premier dispositif d’injection et le troisième dispositif d’injection (41) forment un seul et même dispositif d’injection. L’invention concerne aussi une installation de bio-méthanation comprenant : un digesteur anaérobie configuré pour être alimenté par des matériaux organiques et pour générer du biogaz, un dispositif de bio-méthanation tel que décrit précédemment, le digesteur anaérobie étant connecté à une sortie du premier réacteur. L’invention concerne également un procédé de bio-méthanation d’un gaz contenant du CO et/ou du H2, le procédé de bio-méthanation étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : une étape de fourniture d’un premier réacteur placé à l’intérieur d’un bain liquide comprenant au moins une population bactérienne, ledit premier réacteur comprenant une cavité en contact avec le bain liquide, autour de laquelle un biofilm est formé ; une étape d’injection du gaz contenant du CO et/ou H2 dans la cavité ; une étape de conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou du H2 en méthane par le biofilm ; une première étape d’injection du CO2 gazeux dans le bain liquide. Avantageusement, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend une étape de génération de fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injecté. Avantageusement, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend une étape d’injection de bicarbonate de soude dans le bain liquide. Avantageusement, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend une deuxième étape d’injection de gaz, préférentiellement du CO2, par intermittence et sous forme gazeuse dans le bain liquide, préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Avantageusement, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend : une étape de mesure de l’alcalinité du bain liquide, et/ou une étape d’analyse d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur, et/ou une étape de mesure du CO2 dissous dans le bain liquide, permettant de déterminer une concentration d’une espèce de contrôle dans le bain liquide et/ou à la sortie du premier réacteur, l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, une étape d’asservissement de l’étape d’injection en fonction de la concentration de l’espèce de contrôle déterminée. Avantageusement, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend une étape d’alimentation d’un digesteur anaérobie avec le méthane converti. L’invention sera mieux comprise et d’autres avantages apparaîtront à la lecture de la description détaillée d’un mode de réalisation donné à titre d’exemple, description illustrée par le dessin joint dans lequel : La représente schématiquement une vue en coupe d’un dispositif de bio-méthanation selon l’invention ; La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de bio-méthanation selon l’invention ; La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de bio-méthanation selon l’invention ; La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif de bio-méthanation selon l’invention ; La représente schématiquement une vue en coupe d’une installation de bio-méthanation selon l’invention ; La représente schématiquement un organigramme des étapes d’un procédé de bio-méthanation selon l’invention. Par souci de clarté, les mêmes éléments porteront les mêmes repères dans les différentes figures. Pour une meilleure visibilité et dans un souci de compréhension accrue, les éléments ne sont pas toujours représentés à l’échelle. La représente schématiquement une vue en coupe d’un dispositif 10 de bio-méthanation selon l’invention. Le dispositif de bio-méthanation 10 d’un gaz 8 contenant du CO et/ou du H2 comprend : un premier réacteur 11 comprenant une cavité 12, ledit premier réacteur étant configuré pour être placé à l’intérieur d’un bain liquide 13 comprenant au moins une population bactérienne, de sorte que, lorsque le premier réacteur 11 est en contact avec le bain liquide 13, un biofilm est formé autour de la cavité 12 ; un injecteur 7 du gaz 8 contenant du CO et/ou H2 dans la cavité 12, le biofilm étant apte à réaliser une conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou H2 en méthane ; un premier dispositif d’injection 14 de CO2, configuré pour injecter du CO2 gazeux 9 dans le bain liquide 13. La cavité 12 peut être vue comme un support de croissance du biofilm microbien à l’intérieur duquel du gaz contenant du CO et/ou du H2 est injecté dans le but de réaliser un transfert du gaz par diffusion via le support. Un exemple de cavité peut être une membrane à fibres creuses ou bien deux plaques disposées parallèlement entre elles et comprenant des canaux creux entre les plaques. Le gaz contenant du CO et/ou du H2 est injecté dans les canaux ou fibres creuses. Le gaz diffuse par perméation à travers la cavité. La population bactérienne fixée sur la cavité accède alors au gaz à l’intérieur du biofilm. Il y a conversion biologique du gaz. Autrement dit, le dispositif de bio-méthanation vise à alimenter la biologie pour augmenter la production de méthane. Le gaz contenant du CO et/ou H2 est injecté dans la cavité et le biofilm se développe autour de la cavité. Il est important de souligner que l’injecteur 7 injecte le gaz 8 contenant le CO et/ou le H2 dans la cavité, alors que le premier dispositif d’injection 14 injecte le CO2 gazeux 9 dans le bain liquide 13. Il s’agit donc d’une injection différentielle de CO2 d’une part et de CO et/ou H2 d’autre part. Le H2 et/ou CO est ainsi injecté dans le lumen, c’est-à-dire l’espace creux défini par la cavité 12, afin de maximiser le différentiel de concentration (et donc la diffusion du gaz) des deux côtés de la cavité. Grâce au dispositif de l’invention, l’ajout de CO2 dans le bain liquide est contrôlé au juste nécessaire. L’injecteur 7 dédié à l’injection de CO2 permet de piloter la quantité de CO2 introduite dans le bain liquide 13. Le dispositif de bio-méthanation selon l’invention se distingue de l’art antérieur connu pour lequel le CO2 est souvent en excès à cause d’un ajout non-contrôlé car effectué en même temps que l’ajout de CO et/ou H2. De manière préférentielle mais tout de même optionnelle, le dispositif de bio-méthanation selon l’invention peut comprendre un générateur 21 de fines bulles ou microbulles ou nanobulles, le générateur 21 comprenant : une première entrée 22 connectée au premier dispositif d’injection 14 de CO2 ; une première sortie 23 reliée au bain liquide 13, le générateur 21 de fines bulles ou microbulles ou nanobulles étant configuré pour délivrer à la première sortie 23 des fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injectée à la première entrée 22. Par fines bulles, on entend des bulles issues de diffuseurs poreux ou à membrane (typiquement en élastomère équipé de trous de 0,5 à 2 mm de diamètre) et générant un panache de bulles dont le diamètre moyen à la genèse de la bulle est compris entre 1 et 5 mm. De telles bulles peuvent être obtenues par un générateur de type poreux. Par microbulles, on entend des bulles de très petite taille, d’échelle microscopique. Par nanobulles, on entend des bulles d’échelle nanoscopique. Les microbulles et nanobulles peuvent être obtenues par un générateur de type pompe à membranes. C’est le type de diffuseur qui définit la taille de bulles obtenues. La distinction entre les différentes catégories de tailles de bulles correspond à une discrétisation des mondes des nanobulles (obtenues avec des aérateurs et/ou flottation), microbulles (flottation de graisses/huile), fines bulles (aération) et grosses/moyennes bulles (aération, brassage). Le gaz contenant du CO et/ou du H2 peut contenir également du CO2. Selon un mode de réalisation particulier, il s’agit de syngas (gaz de synthèse), notamment issu d’une unité de pyrolyse. Selon un mode de réalisation particulier, il s’agit de syngas issu de pyrolyse de : gisement organique à faible potentiel méthanogène (présence de lignine, siccité trop élevée…) ; gisement organique contenant des inhibiteurs de la méthanisation ou des composés réglementés (micro polluants, toxiques HAP, PCB, Cycle aromatique…) ; Gisement à faible cinétique de dégradation : TSH long (TSH est l’abréviation de temps de séjour hydraulique), Volume élevé de digesteur, Empreinte au sol élevée. La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 20 de bio-méthanation selon l’invention. Le dispositif de bio-méthanation 20 comprend un deuxième dispositif d’injection 31 relié au bain liquide 13, ledit deuxième dispositif d’injection 31 étant destiné à injecter du bicarbonate de soude dans le bain liquide 13. Le bicarbonate de soude, par dissociation, produit du CO2 soluble. Cela évite à avoir à solubiliser un gaz. Alternativement, le deuxième dispositif d’injection 31 peut être relié à un réservoir en amont dans lequel le CO2 est généré à partir de bicarbonate de soude en milieu acide. Une telle injection non continue du réactif en excès (CO2) permet d’éviter toute recirculation inutile du gaz. La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 30 de bio-méthanation selon l’invention. Le dispositif 30 de bio-méthanation comprend un troisième dispositif d’injection 41 de gaz, préférentiellement du CO2, configuré pour injecter par intermittence ledit gaz sous forme gazeuse dans le bain liquide 13, préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Le troisième dispositif d’injection 41 de gaz est destiné au récurage (ou scouring dans sa dénomination anglo-saxonne) dans le bain liquide 13. Le gaz ainsi injecté permet de balayer au moins partiellement le biofilm pour empêcher la prise en masse de la cavité. Un tel dispositif d’injection évite l’utilisation d’une pompe spécifique ou d’un brassage du bain liquide qui pourrait endommager la cavité (notamment lorsqu’il s’agit d’une membrane) et/ou le biofilm, et ainsi impacter négativement le rendement du traitement biologique. En outre, un tel dispositif d’injection 41 réduit les coûts de dépense d’exploitation liés au brassage. Dans un mode de réalisation de l’invention, le troisième dispositif d’injection 41 peut être positionné en bas de la cavité, et avantageusement combiné au premier dispositif d’injection 14 de CO2 tel que représenté sur la . Dans un autre mode de réalisation, le troisième dispositif d’injection 41 peut être positionné en surface du bain liquide. Enfin, il est également possible d’envisager deux troisièmes dispositifs d’injection 41, un en bas de la cavité et un autre en surface du bain liquide, les deux dispositifs 41 étant alors pilotables individuellement ou non. Dans un mode de réalisation, le premier dispositif d’injection 14 et le troisième dispositif d’injection 41 forment un seul et même dispositif d’injection. Le dispositif d’injection permet alors de combiner les fonctions d’apport de CO2 pour le process et pour le récurage. La représente schématiquement une vue en coupe d’un autre mode de réalisation d’un dispositif 40 de bio-méthanation selon l’invention. Le dispositif de bio-méthanation 40 comprend : un dispositif de mesure 51 de l’alcalinité et/ou du pH du bain liquide 13, et/ou un analyseur 52 d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur 11, et/ou une sonde de mesure 53 du CO2 dissous dans le bain liquide 13, connecté(s) au bain liquide 13 et/ou à la sortie du premier réacteur 11 et destiné(s) à déterminer une concentration 54 d’une espèce de contrôle dans le bain liquide 13 et/ou à la sortie du premier réacteur 11, l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, le dispositif de bio-méthanation comprenant en outre un moyen d’asservissement 55 du dispositif d’injection 14, 41 en fonction de la concentration 54 de l’espèce de contrôle déterminée. On peut ainsi contrôler l’ajout de CO2 par mesure de l’alcalinité, notamment par mesure directe. Cette mesure peut être réalisée par un préleveur ou analyseur en ligne (par titrimétrie). Il s’agit par exemple d’un analyseur d'échantillonnage séquentiel en ligne qui peut utiliser diverses technologies analytiques automatisées pour effectuer l’analyse. L'alcalinité est une mesure de la capacité de l'eau à neutraliser les acides. Les composés alcalins tels que les bicarbonates, les carbonates et les hydroxydes éliminent les ions hydrogène et abaissent l'acidité de l'eau. Cela se fait en combinant les ions hydrogène pour fabriquer de nouveaux composés. L'alcalinité totale est mesurée en mesurant la quantité d'acide nécessaire pour amener l'échantillon à un point final de pH spécifié. A ce pH, tous les composés alcalins de l'échantillon sont « épuisés ». Le résultat est exprimé en parties par million (ppm) ou en milligrammes par litre (mg/l) de carbonate de calcium (CaCO3). Il est aussi possible de calculer l’alcalinité du bain liquide via la mesure directe de la conductivité. On peut aussi contrôler l’ajout de CO2 par mesure de l’alcalinité par mesure du pH dans le bain liquide (mesure indirecte). On pourra également contrôler l’ajout de CO2 en se basant sur la composition du gaz, ou sur une mesure directe du CO2 dans le liquide. Un tel contrôle permet d’ajouter la quantité juste nécessaire de CO2 pour obtenir un rendement optimal de la méthanation. La composition du gaz en aval du premier réacteur 11 est obtenue par l’analyseur 52 d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur 11. L’analyseur 52 peut être par exemple un analyseur de biogaz en ligne. Une espèce de contrôle est choisie en accord avec le moyen de mesure choisi. Sa concentration 54 est déterminée, et selon cette valeur, le moyen d’asservissement 55 pilote l’injection de CO2 dans le dispositif de bio-méthanation. A titre d’illustration, dans le cas de la sonde de mesure 53 du CO2 dissous dans le bain liquide 13, l’espèce de contrôle est le CO2. Sa concentration 54 dans le bain liquide est déterminée par la sonde. Puis cette valeur de la concentration de CO2 dans le bain liquide est comparée à un seuil de concentration de CO2. Au-dessus de la valeur seuil (ce qui signifie qu’il y a trop de CO2 dans le système), l’injection de CO2 dans le bain liquide est stoppée (ou diminuée) par le biais du moyen d’asservissement 55, jusqu’à ce que la concentration 54 de CO2 dans le bain liquide soit inférieure à la valeur seuil pour cette concentration. Le même principe peut être appliqué pour le méthane en tant qu’espèce de contrôle, en aval du premier réacteur 11. L’analyseur 52 d’une composition gazeuse en aval du premier réacteur 11 détermine la concentration 54 de méthane en aval du premier réacteur 11. Le moyen d’asservissement 55 pilote le dispositif d’injection 14, 41 en fonction de la concentration 54 de méthane déterminée par rapport à un seuil de concentration de méthane préalablement établi (et pouvant varier selon les conditions opérationnelles). Si la concentration 54 de méthane est inférieure à la valeur seuil, le dispositif d’injection 14 et/ou 41 de CO2 est activé pour contribuer à la conversion globale du gaz 8 en méthane. L’invention repose sur deux sources distinctes et séparées du CO2 et du gaz contenant du CO et/ou H2. Cela permet de contrôler le ratio d’apport entre les gaz. De plus, et en conséquence de la séparation des gaz en entrée, le débit du CO2 injecté est discontinu. Il est donc possible d’en contrôler complètement son apport et donc d’éviter un surplus de CO2 qui nécessiterait une recirculation en aval du CO2 pour atteindre la pureté nécessaire du gaz. Une mise en œuvre possible du dispositif de bio-méthanation selon l’invention est de procéder à une injection du gaz contenant du H2 et/ou CO à l’intérieur du matériau creux (c’est-à-dire dans la cavité) en continu, ou bien par intermittence, et/ou par batch. En se basant sur les réactions globales mises en jeu (dont certaines sont mentionnées dans l’introduction), il est possible de réguler l’apport en gaz dans le dispositif en fonction de la pression partielle en dihydrogène (H2) et/ou monoxyde de carbone (CO). L’injection du CO2 par le premier dispositif d’injection 14 de CO2 est quant à elle préférentiellement réalisée en discontinu. La représente schématiquement une vue en coupe d’une installation 50 de bio-méthanation selon l’invention. L’nstallation de bio-méthanation 50 comprend : un digesteur anaérobie 61 configuré pour être alimenté par des matériaux organiques 62 et pour générer du biogaz 63, un dispositif de bio-méthanation tel que décrit précédemment, le digesteur anaérobie 61 étant connecté à une sortie 64 du premier réacteur 11. Autrement dit, le digesteur anaérobie 61 est positionné en aval du premier réacteur 11 et est notamment alimenté par le méthane converti par le dispositif de bio-méthanation. Dans le cas de cette installation, l’analyseur 52 peut être destiné à analyser une composition gazeuse dans le ciel gazeux du digesteur 61, et le moyen d’asservissement 55 du dispositif d’injection 14 et/ou 41 est piloté en fonction de la concentration 54 de l’espèce de contrôle déterminée dans le ciel gazeux. La représente schématiquement un organigramme des étapes d’un procédé de bio-méthanation selon l’invention. Le procédé de bio-méthanation du gaz 8 contenant du CO et/ou du H2 comprend les étapes suivantes : une étape 100 de fourniture d’un premier réacteur 11 placé à l’intérieur d’un bain liquide 13 comprenant au moins une population bactérienne, ledit premier réacteur 11 comprenant une cavité 12 en contact avec le bain liquide 13, autour de laquelle un biofilm est formé ; une étape 105 d’injection du gaz 8 contenant du CO et/ou H2 dans la cavité 12 ; une étape 106 de conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou du H2 en méthane par le biofilm ; une première étape 110 d’injection du CO2 gazeux dans le bain liquide 13. L’étape 105 d’injection du gaz 8 dans la cavité peut être réalisée de manière continue, intermittente ou par batch afin de réguler la production de méthane. Sauf indication contraire, les différentes étapes présentées ci-dessous sont optionnelles et peuvent être cumulées dans le procédé. En d’autres termes, elles peuvent être incluses unitairement ou groupées dans le procédé de bio-méthanation. Dans un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé de bio-méthanation comprend une étape 120 de génération de fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injecté. Dans une alternative de réalisation, le procédé de bio-méthanation peut comprendre une étape 130 d’injection de bicarbonate de soude dans le bain liquide 13. En variante, l’étape 130 peut être une étape de génération de CO2 à partir de bicarbonate de soude en milieu acide. Dans un mode de réalisation avantageux, le procédé de bio-méthanation comprend une deuxième étape 140 d’injection de gaz, préférentiellement du CO2, par intermittence et sous forme gazeuse dans le bain liquide 13, préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Cette deuxième étape 140 permet d’injecter du CO2 gazeux (ou par exemple du biogaz, ou du méthane ou tout autre gaz n’interférant pas avec le process en aval de valorisation du biogaz produit dans le digesteur) dans le bain liquide du premier réacteur 11 pour scouring (ou récurage) dans le bain liquide. Cette deuxième étape d’injection permet de prévenir la prise en masse des microorganismes sur la cavité. Cela évite d’avoir à brasser le milieu liquide (par exemple par injection d’un courant d’eau sous pression) qui pourrait endommager les membranes / biofilms. En outre, cette étape 140 réduit les coûts d’exploitation qui seraient associées à un brassage du bain liquide. Le gaz injecté lors de la deuxième étape 140 peut être injecté par intermittence (par exemple à une fréquence d’une fois par jour ou une fois par semaine) via des fines ou des grosse bulles (par exemple le gaz injecté est envoyé via des diffuseurs afin de créer des bulles) pour effectuer le scouring au lieu d’avoir un système d’agitation du milieu. Dans un mode de réalisation de l’invention, la deuxième étape d’injection 140 peut être réalisée en bas de la cavité, et avantageusement combiné à la première étape d’injection 110 de CO2. Dans un autre mode de réalisation, la deuxième étape d’injection 140 peut être réalisée en surface du bain liquide. Enfin, il est également possible d’envisager deux étapes d’injection 140, une réalisée en bas de la cavité et une autre réalisée en surface du bain liquide, pilotables individuellement ou non. Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le procédé de bio-méthanation selon l’invention comprend : une étape 150 de mesure de l’alcalinité du bain liquide 13, et/ou une étape 160 d’analyse d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur 11 (préférentiellement dans le ciel gazeux d’un digesteur couplé en aval du premier réacteur), et/ou une étape 170 de mesure du CO2 dissous dans le bain liquide 13, permettant de déterminer une concentration 54 d’une espèce de contrôle dans le bain liquide 13 et/ou à la sortie du premier réacteur 11, l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, une étape 180 d’asservissement de l’étape 110, 140 d’injection en fonction de la concentration 54 de l’espèce de contrôle déterminée. Comme expliqué précédemment, l’invention repose sur une injection différentielle de CO2 et de H2 et/ou CO avec deux actions sur le process de bio-méthanation. D’une part, l’invention porte sur le process CO2 dans lequel on contrôle l’ajout de CO2 au juste nécessaire par l’alcalinité (par mesure directe ou indirecte via mesure du pH) ou en se basant sur la composition du gaz en aval du premier réacteur 11, ou en se basant sur une mesure directe du CO2 dans le bain liquide 13. Ce contrôle de la quantité injectée de CO2 dans le bain liquide minimise tout traitement de séparation en aval. En effet, le CO2 est quasi-systématiquement en excès et disponible dans le milieu liquide via l’alcalinité. Cela évite de recirculer du gaz ou d’avoir à le purifier en aval. D’autre part, l’invention peut aussi porter sur le récurage ou scouring, préférentiellement par CO2. Il existe plusieurs moyens de contrôler le besoin de scouring : L’alcalinité : Lorsqu’une chute de l’alcalinité est observée, cela signifie que le CO2 s’accumule (il s’agit donc de CO2 non consommé) ; La rupture de pente sur la consommation d’H2 (avec par exemple un débitmètre positionné à une entrée d’H2/CO de la cavité) dû à un manque de CO2 local, indiquant une perte d’activité du biofilm pouvant être liée à une épaisseur de biofilm trop importante ; La mesure de CH4 et/ou CO2 dans le biogaz produit en aval dans le digesteur indiquant une augmentation du CO2 ou avec un ratio CH4/CO2 qui baisse. L’étude de ces paramètres permet d’identifier quand il est nécessaire de déclencher une étape d’injection de gaz pour scouring. Il en ressort qu’en suivant au moins un de ces paramètres, il est possible de piloter l’injection de CO2 dans le bain liquide pour la conversion biologique et l’injection de gaz (dont le CO2) pour le scouring. Enfin, le procédé de bio-méthanation selon l’invention peut comprendre une étape 190 d’alimentation d’un digesteur anaérobie avec le méthane converti. Cette étape vise à enrichir le digesteur en méthane. L’invention permet d’augmenter la conversion de matière organique à faible potentiel méthanogène mais à fort PCI en réalisant la bio-méthanation du syngaz ; issu de la gazéification ou pyrolyse de cette même matière organique. L’invention permet d’optimiser le transfert de masse du syngaz (CO et/ou H2) ainsi que l’efficacité de conversion globale qui se situe à plus de 90%. En outre, le couplage proposé permet de réduire la taille du premier réacteur (et donc de diminuer les coûts d’exploitation associés). Il apparaîtra plus généralement à l'Homme du métier que diverses modifications peuvent être apportées aux modes de réalisation décrits ci-dessus, à la lumière de l'enseignement qui vient de lui être divulgué. Dans les revendications qui suivent, les termes utilisés ne doivent pas être interprétés comme limitant les revendications aux modes de réalisation exposés dans la présente description, mais doivent être interprétés pour y inclure tous les équivalents que les revendications visent à couvrir du fait de leur formulation et dont la prévision est à la portée de l'Homme du métier se basant sur ses connaissances générales. Dispositif de bio-méthanation (10, 20, 30, 40, 50) d’un gaz (8) contenant du CO et/ou du H2, le dispositif de bio-méthanation étant caractérisé en ce qu’il comprend : un premier réacteur (11) comprenant une cavité (12), ledit premier réacteur étant configuré pour être placé à l’intérieur d’un bain liquide (13) comprenant au moins une population bactérienne, de sorte que, lorsque le premier réacteur (11) est en contact avec le bain liquide (13), un biofilm est formé autour de la cavité (12) ; un injecteur (7) du gaz (8) contenant du CO et/ou H2 dans la cavité (12), le biofilm étant apte à réaliser une conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou H2 en méthane ; un premier dispositif d’injection (14) de CO2, configuré pour injecter du CO2 gazeux (9) dans le bain liquide (13). Dispositif de bio-méthanation (10, 20, 30, 40, 50) selon la revendication 1, comprenant un générateur (21) de fines bulles ou microbulles ou nanobulles comprenant : une première entrée (22) connectée au premier dispositif d’injection (14) de CO2 ; une première sortie (23) reliée au bain liquide (13), le générateur (21) de fines bulles ou microbulles ou nanobulles étant configuré pour délivrer à la première sortie (23) des fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injectée à la première entrée (22). Dispositif de bio-méthanation (20, 30, 40) selon la revendication 1 ou 2, comprenant un deuxième dispositif d’injection (31) relié au bain liquide (13), ledit deuxième dispositif d’injection (31) étant destiné à injecter du bicarbonate de soude dans le bain liquide (13). Dispositif de bio-méthanation (30, 40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant un troisième dispositif d’injection (41) de gaz, préférentiellement du CO2, configuré pour injecter par intermittence ledit gaz sous forme gazeuse dans le bain liquide (13), préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Dispositif de bio-méthanation (40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, comprenant : un dispositif de mesure (51) de l’alcalinité et/ou du pH du bain liquide (13), et/ou un analyseur (52) d’une composition gazeuse à une sortie (64) du premier réacteur (11), et/ou une sonde de mesure (53) du CO2 dissous dans le bain liquide (13), connecté(s) au bain liquide (13) et/ou à la sortie (64) du premier réacteur (11) et destiné(s) à déterminer une concentration (54) d’une espèce de contrôle dans le bain liquide (13) et/ou à la sortie du premier réacteur (11), l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, le dispositif de bio-méthanation comprenant en outre un moyen d’asservissement (55) du dispositif d’injection (14, 41) en fonction de la concentration (54) de l’espèce de contrôle déterminée. Dispositif de bio-méthanation (20, 30, 40) selon la revendication 4 ou 5, dans lequel le premier dispositif d’injection (14) et le troisième dispositif d’injection (41) forment un seul et même dispositif d’injection. Installation de bio-méthanation (50) comprenant : un digesteur anaérobie (61) configuré pour être alimenté par des matériaux organiques (62) et pour générer du biogaz (63), un dispositif de bio-méthanation (10, 20, 30, 40) selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, le digesteur anaérobie (61) étant connecté à une sortie (64) du premier réacteur (11). Procédé de bio-méthanation d’un gaz (8) contenant du CO et/ou du H2, le procédé de bio-méthanation étant caractérisé en ce qu’il comprend les étapes suivantes : une étape (100) de fourniture d’un premier réacteur (11) placé à l’intérieur d’un bain liquide (13) comprenant au moins une population bactérienne, ledit premier réacteur comprenant une cavité (12) en contact avec le bain liquide (13), autour de laquelle un biofilm est formé ; une étape (105) d’injection du gaz (8) contenant du CO et/ou H2 dans la cavité (12) ; une étape (106) de conversion biologique du gaz contenant du CO et/ou du H2 en méthane par le biofilm ; une première étape (110) d’injection du CO2 gazeux dans le bain liquide (13). Procédé de bio-méthanation selon la revendication 8, comprenant une étape (120) de génération de fines bulles ou microbulles ou nanobulles du CO2 injecté. Procédé de bio-méthanation selon la revendication 8 ou 9, comprenant une étape (130) d’injection de bicarbonate de soude dans le bain liquide (13). Procédé de bio-méthanation selon l’une quelconque des revendications 8 à 10, comprenant une deuxième étape (140) d’injection de gaz, préférentiellement du CO2, par intermittence et sous forme gazeuse dans le bain liquide (13), préférentiellement sous forme de fines bulles ou de grosses bulles. Procédé de bio-méthanation selon l’une quelconque des revendications 8 à 11, comprenant : une étape (150) de mesure de l’alcalinité du bain liquide (13), et/ou une étape (160) d’analyse d’une composition gazeuse à une sortie du premier réacteur (11), et/ou une étape (170) de mesure du CO2 dissous dans le bain liquide (13), permettant de déterminer une concentration (54) d’une espèce de contrôle dans le bain liquide (13) et/ou à la sortie du premier réacteur (11), l’espèce de contrôle étant préférentiellement CO2, H2 ou méthane, une étape (180) d’asservissement de l’étape (110, 140) d’injection en fonction de la concentration (54) de l’espèce de contrôle déterminée. Procédé de bio-méthanation selon l’une quelconque des revendications 8 à 12, comprenant une étape (190) d’alimentation d’un digesteur anaérobie avec le méthane converti.