Brevet FR3143591A1 — publié le 20240621

Utilisation d’hydroxyde de magnésium dans un digesteur anaérobie La présente invention concerne l’utilisation d’hydroxyde de magnésium pour améliorer la conversion du carbone organique d’une matière organique entrante en biométhane dans un digesteur anaérobie. Utilisation d’hydroxyde de magnésium dans un digesteur anaérobie La présente invention concerne le domaine de la digestion anaérobie (méthanisation) de matières fermentescibles (digestibles) dans une optique de production quantitative de biogaz et/ou de réduction de pollution carbonée au sein d’un intrant agricole, d’un effluent municipal ou industriel et d’une source de déchet. Elle concerne en outre une formulation d’additif à composante magnésienne permettant d’améliorer le rendement de la réaction de méthanisation pour une même charge organique entrante afin de pouvoir traiter plus de charge organique – et donc produire plus de biogaz – dans un méthaniseur de taille donnée. La présente invention s’adresse ainsi aux acteurs de la filière technique « Méthanisation » dont les utilisateurs potentiels font partie des secteurs suivants : agricole, industriel, déchets ménagers et station d’épuration municipale. Plus particulièrement elle est destinée aux exploitants d’une unité de méthanisation en voie sèche ou liquide équipée d’un réacteur parfaitement agité continu (CSTR), d’un réacteur à écoulement piston (REP), d’un lit de boue fluidisé (UASB) ou d’un lit de boue granulaire (EGSB) à des fins de production de biogaz, encore plus particulièrement lorsque ce biogaz est, par la suite, directement injecté dans le réseau ou valorisé sous forme d’électricité et de chaleur par cogénération et contribue à créer une source de revenu à l’unité en question. Pour répondre aux challenges environnementaux et énergétiques de la conjoncture, la digestion anaérobie est une technique de traitement de déchets intéressante et prometteuse puisqu’elle permet d’associer « traitement de pollution carbonée » et « production énergétique ». Néanmoins, la filière fait également face à des enjeux techniques pouvant venir déstabiliser la pertinence économique d’un projet : - Les méthaniseurs fonctionnent de manière empirique, avec des conditions de digestion compliquées à trouver car il existe de grosse variabilités : intrants (principalement), saisonnalité, conditions d’une exploitation à l’autre. - Les méthaniseurs doivent fonctionner en conditions dégradées pour respecter des plans d’alimentation d’un côté et des objectifs de production de biogaz de l’autre, induisant un stress potentiel sur les micro-organismes et donc une perte inévitable de la production potentielle. - un méthaniseur ne convertit pas l’intégralité du C disponible en CH 4 . Il existe donc une perte de productivité et un moindre bénéfice environnemental et financier. A ce jour, la préoccupation majeure à laquelle la filière fait face est la maximisation du rendement d’une unité par rapport à la charge totale entrante. C’est-à-dire que le taux d’expression effectif du potentiel méthanogène de la charge entrante (BMP) n’est pas optimal ou encore que la conversion du carbone organique entrant (C org ) en biométhane (CH 4 ) n’est pas optimisée à l’échelle du procédé. La maximisation de la production de biogaz pour une quantité fixée de matière organique entrante passe par l’augmentation du taux d’expression effectif du potentiel méthanogène des intrants considérés. L’état de l’art révèle plusieurs stratégies déjà mises en place. Parmi elles, on retrouve la co-digestion qui consiste à établir des stratégies de mélange des intrants pour tirer parti des caractéristiques particulières de chacun. Les effluents d’élevage (lisiers et fumiers), abondants en méthanisation agricole, possèdent un pouvoir méthanogène plus faible mais permettent un meilleur maintien du pH dans le milieu de digestion. Les intrants végétaux quant à eux favorisent le bon développement de la biomasse microbienne. Parmi eux on compte les cultures intermédiaires à vocation énergétique (CIVE), les résidus de légumes, les déchets verts, … Enfin, d’autres types d’intrants tels que des résidus de l’industrie agro-alimentaire peuvent être utilisés pour leur pouvoir méthanogène particulièrement élevé afin de rééquilibrer des charges de sorte à ce que les objectifs de production de biogaz soient atteints. La co-digestion est une technique particulièrement importante et stratégique pour les unités devant traiter une large diversité d’intrants. C’est notamment le cas, par exemple, d’unités installées dans des centres énergétiques recueillant des substrats de l’agro-alimentaire. Toutefois, il n’est pas toujours possible de disposer de large diversité d’intrants ce qui peut restreindre l’utilisation de la co-digestion, ni d’avoir accès à la caractérisation précise des intrants (%MS, %MO, BMP, composition) disponibles, ce qui peut amener un risque accru de déséquilibre s’il existe un antagonisme entre constituants. Une autre approche pour maximiser la production de biogaz est de choisir et maintenir des conditions opératoires très strictes dans le méthaniseur, telles que la température, le pH, le rapport entre les acides organiques volatils et la capacité tampon (FOS/TAC), le temps de séjour, le % de charge entrante, le % de matière sèche (MS), le % de matière organique (MO). Toutefois cela impose des contraintes difficiles à respecter en raison du fonctionnent empirique des méthaniseurs. Il est également possible pour maximiser cette production de biogaz d’utiliser des techniques physiques telles que le broyage ou la recirculation. Cependant cela nécessite de modifier les méthaniseurs et/ou d’utiliser plus d’énergie ce qui est couteux et le résultat n’est pas toujours à la hauteur des attentes. Enfin, il est possible d’utiliser des techniques d’additivation chimique, principalement en remédiation, c’est-à-dire en tant qu’action corrective en cas de problème. Il est possible ainsi d’ajouter dans le méthaniseur par exemple des oxydes et hydroxydes de fer pour corriger une accumulation de Soufre dans le milieu, et des nutriments tels que le sélénium et autres micro-nutriments pour correction du milieu nutritif des bactéries. Ainsi il est connu d’après la demande WO2009055793 d’utiliser des agents alcalins afin de corriger le pH du méthaniseur. Cette demande mentionne ainsi le Mg(OH) 2 parmi la liste desdits agents alcalins. Toutefois l’hydroxyde de magnésium n’est donc utilisé qu’en tant que correcteur du pH dans des méthaniseurs rencontrant un problème de pH. Or les inventeurs se sont aperçus de façon surprenante que l’hydroxyde de magnésium, en particulier standard, plus particulièrement sous forme de poudre, permettait d’améliorer la production de biogaz en améliorant la conversion du carbone organique d’une matière organique entrante en biométhane. En particulier l’hydroxyde de magnésium standard c’est-à-dire n’ayant pas une très forte surface spécifique, en particulier de surface spécifique comprise entre 1 et 100 m 2 /g mesurée par la méthode BET multipoints par adsorption de N 2 , sous forme de poudre était tout aussi efficace que l’hydroxyde de magnésium sous forme de suspension aqueuse. Or ceci est tout à fait surprenant car l’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre se mélange plus difficilement avec les intrants que l’hydroxyde de magnésium sous forme de suspension aqueuse. L’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre présente cependant l’avantage de pouvoir être manipulé plus facilement, de nécessiter moins de capacité de stockage, de ne pas demander d’équipement particulier ou dédié, en particulier s’il est conditionné dans un emballage digestible qui peut être également ajouté dans le méthaniseur. Le dosage de l’hydroxyde de magnésium est aussi facilité puisqu’il peut ainsi être simplement indexé sur la matière organique entrante, et le produit simplement ajoutée à celle-ci. Enfin, l’hydroxyde de magnésium selon l’invention ne nécessite pas une haute surface spécifique ce qui permet de le fabriquer avec un procédé plus simple et moins couteux (sans avoir besoin de calciner le carbonate de magnésium en MgO, étape très émettrice en CO 2 ) qu’un hydroxyde de magnésium avec une haute surface spécifique ou même d’utiliser un produit naturel. En outre l’hydroxyde de magnésium selon l’invention permet d’accélérer la cinétique de production de biogaz dans le digesteur anaérobie pour une matière organique entrante donnée. La présente invention concerne donc l’utilisation d’hydroxyde de magnésium, avantageusement sous forme de poudre, pour améliorer la conversion du carbone organique d’une matière organique entrante en biométhane dans un digesteur anaérobie. On entend au sens de la présente invention par « carbone organique», ou « C org » tout carbone issu des organismes vivants. Le carbone organique est donc lié à d'autres carbones ou à des éléments comme l'hydrogène (H), l’oxygène (O), l'azote (N) ou le phosphore (P) dans les molécules organiques. Il peut être mesuré selon la norme NF EN ISO 10694 datée de 1995 par combustion sèche. La teneur en carbone total peut également être mesurée en selon la norme NF EN ISO 10694 datée de 1995 par combustion sèche. On entend au sens de la présente invention par « matière organique entrante », la matière organique (MO) ou matière carbonée constitutive des intrants de digesteur anaérobie qui va être susceptible de se dégrader en biogaz et de produire le biométhane. La proportion de matière organique est généralement mesurée par perte au feu à 550°C de la matière sèche (i.e. de l’intrant séché à 105°C) selon la norme NF EN 15935 datée de 2021. En effet l’intrant contient de l’eau, de la matière organique et de la matière minérale. On entend au sens de la présente invention par « intrants » toute biomasse organique destinée à être utilisée dans un digesteur anaérobie. En particulier elle est définie dans l’arrêté du 23 novembre 2011 (modifié par l’arrêté du 24 juin 2014) fixant la nature des intrants dans la production de biométhane pour l’injection dans les réseaux de gaz naturel. Avantageusement, l’intrant est choisi parmi les déchets industriels (tels que eaux de lavage de procédés industriels, boues industrielles) en particulier de l’industrie agroalimentaire (tels que résidus lignocellulosiques, graisses, boues, biodéchets, fruits et légumes, déchets d’abattoirs …), les déchets agricoles (tels que effluents d’élevage et déchets végétaux, en particulier fumier, lisier, sous-produits animaux, résidus de cultures), les cultures énergétiques (tels que plante entière, ensilage, foin…), les déchets urbains (tels que biodéchets ménagers triés, ou issus de la restauration collective, des grandes et moyennes surfaces, les matières résultantes du traitement des eaux usées (tels que boues, graisses, liquides organiques)) et leurs mélanges, en particulier parmi les effluents d’élevage (tels que lisiers, fientes, fumiers…), les intrants végétaux, les résidus de l’industrie agroalimentaires, les boues de station d’épuration et leurs mélanges, plus avantageusement parmi le lisier, en particulier de vaches laitières, l’ensilage, en particulier de maïs et/ou de CIVE, les co-produits de la transformation légumière, les co-produits de la transformation carnée, les boues de la station d’épuration et leurs mélanges. Ainsi avantageusement la matière organique entrante est choisie parmi la matière organique des déchets industriels, des déchets agricoles, des cultures énergétiques et de leurs mélanges, en particulier parmi la matière organique des effluents d’élevage, des intrants végétaux, des résidus de l’industrie agroalimentaires, des boues de station d’épuration et de leurs mélanges, plus avantageusement parmi la matière organique du lisier, de l’ensilage, des co-produits de la transformation légumière, des co-produits de la transformation carnée, des boues de la station d’épuration et de leurs mélanges. Dans le cadre de la présente invention les termes « comprise entre … et … » et « dans la gamme de … à … » signifient que les bornes de la gamme sont incluses. On entend au sens de la présente invention par « améliorer la conversion du carbone organique d’une matière organique entrante en biométhane » augmenter le potentiel méthanogène d’une matière organique entrante dans un digesteur anaérobie, en particulier obtenir un gain de potentiel méthanogène d’au moins 5% pour la matière organique entrante par rapport à une même matière organique entrante sans addition d’hydroxyde de magnésium selon l’invention. Le potentiel méthanogène est mesuré en normo mètre cube (Nm 3 ) de méthane dans les conditions normales de température (15°C) et de pression (1atm), rapporté à la quantité de matière organique (MO en tonnes) initialement présente dans l’échantillon utilisé pour le test (Nm 3 /tMO) et est évalué par un test de potentiel méthanogène (BMP - Biochemical Methane Potential) sur une durée de 20 jours. Le potentiel méthanogène représente la quantité de biogaz et de méthane (CH 4 ) pouvant être produite par un intrant dans un digesteur anaérobie. Le test de potentiel méthanogène permet de déterminer la production maximale de biogaz d’un échantillon de biomasse. Au cours de ce test, on mesure la vitesse de production de biogaz (cinétique de fermentation) et la composition en méthane (CH 4 ), dioxyde de carbone (CO 2 ), H 2 S et O 2 du biogaz produit. Ce test peut être réalisé sur différents échantillons de biomasse : effluents d’élevages (lisiers, fientes, fumiers…), déchets agroalimentaires (résidus lignocellulosiques, graisses, boues …), déchets de collectivités (biodéchets, boues de STEP…), cultures énergétiques (plante entière, ensilage, foin…) ainsi que tout autre résidu ou sous-produit organique. Ce test est en particulier décrit dans l’exemple 1. Pour ce test, une quantité et une composition fixe de substrat (ration) est placée dans un réacteur au contact de microorganismes anaérobies actifs (inoculum). En particulier l’inoculum contient un consortium de bactéries rendant possible la digestion du carbone organique entrant dans des conditions anaérobies tels que: - Des bactéries hydrolytiques et fermentatives dont les principales espèces appartiennent aux genres Clostridium, Bacillus, Ruminococcus, Enterobacteroïdes, Propionibacterium et Butivibrio . - Des bactéries acétogènes dont les principales espèces sont les homoacétogènes des genres Clostridium, Acetobacterium, Sporomusa, Acetogenium, Acetoanaerobicum, Pelobacter Butyribacterium, Eubacterium... , les syntrophes des genres Syntrophobacter, Syntrophomonas, Syntrophus... et les sulfato-réductrices des genres Desulfovibrio, Desulfobacter, Desulfotomaculum, Desulfomonas... - Des bactéries méthanogènes appartenant au groupe des archées dont les principales espèces sont Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanosphaera, Methanolobus, Methanococcus, Methanosarcina, Methanocorpusculum, Methanoculleus, Methanogenium, Methanoplanus, Methanospirillum, Methanococcoides, Methanohalophilus, Methanohalobium. Le milieu est maintenu dans des conditions optimales de fermentation jusqu’à ce que la quantité cumulée de biogaz générée ne varie plus. Le potentiel méthanogène est la quantité de méthane produit. L’hydroxyde de magnésium selon l’invention est peut être sous forme de suspension aqueuse ou sous forme de poudre, avantageusement, il est sous forme de poudre. Avantageusement, la densité de la poudre est comprise dans la gamme de 0,2 à 0,7 g/cm 3 , mesurée selon la norme ASTM D7481-09. Dans un mode de réalisation particulier, l’hydroxyde de magnésium selon l’invention est sous forme de suspension aqueuse, avantageusement obtenue par précipitation d’hydroxyde de magnésium dans l’eau. De façon avantageuse, le taux de solide de la suspension aqueuse d’hydroxyde de magnésium selon l’invention est d’au moins 40% en masse, avantageusement au moins 50% en masse, plus avantageusement au moins 53% en masse, par rapport à la masse totale de la suspension. Dans un autre mode de réalisation, la suspension aqueuse d’hydroxyde de magnésium selon l’invention comprend de l’eau comme unique solvant. Elle comprend avantageusement en outre au moins un dispersant, avantageusement sélectionné dans le groupe constitué par les homopolymères ou copolymères de l’acide acrylique ou de l’acide méthacrylique et leurs sels et un mélange de ceux-ci et les lignosulfonates et leurs mélanges, en particulier choisis parmi les polycarboxylates, les polyéther polycarboxylates, les polyacrylates, les copolymères polyacrylates, les copolymères acryliques et/ou méthacryliques, les sels (en particulier les sels de polyacrylates) et un mélange de ceux-ci, et/ou au moins un agent anti-mousse, avantageusement sélectionné dans le groupe constitué par les huiles de silicone (telles que les polydiméthysiloxanes en particulier commercialisés par la société Kurita ou par la société ArrMaz) ou organiques, les polyglycols, les esters ou polyesters d’acide gras et leurs mélanges, lesdites huiles ou polyglycols pouvant contenir des particules organiques ou minérales en suspension, et/ou un épaississant ou gélifiant non associatif (par exemple des dérivés de la cellulose, la gomme Xanthane, les alginates, les alcools polyvinyliques (PVA), les polyéthylèneglycol (PEG) ou polyoxyéthylènes (POE), les polyvinylpyrrolidones (PVP) ou encore certains membres de la famille des (co)polymères acryliques (ASE)), des sels alcalins, (par exemple acétate de magnésium, nitrate de potassium) et/ou et des conditionneurs acides (par exemple acide acétique, acide citrique) ou un mélange de ceux-ci. En particulier la suspension aqueuse comprend au moins un dispersant. Dans un mode de réalisation, la viscosité de la suspension aqueuse d’hydroxyde de magnésium selon l’invention, mesurée à 1,7 s -1 à 20°C avec un viscosimètre Brookfield, est inférieure à 1000 mPa.s, de préférence inférieure à 700 mPa.s, en particulier inférieure à 300 mPa.s. En particulier, il peut s’agir de la suspension aqueuse décrite dans la demande PCT/FR2022/050886 du demandeur ou commercialisé par le demandeur sous la dénomination MH53S. Dans un mode de réalisation avantageux l’hydroxyde de magnésium sous forme de suspension aqueuse selon l’invention a une pureté (en matière sèche) d’au moins 80 %, avantageusement d’au moins 90%. Dans un autre mode de réalisation particulièrement avantageux, l’hydroxyde de magnésium selon l’invention est sous forme de poudre. Dans un mode particulier de réalisation de l'invention, le taux d’humidité de la poudre d’hydroxyde de magnésium, mesurée par la méthode gravimétrique par perte de masse à 105°C, selon l’invention est inférieure à 5%, avantageusement inférieure à 1%. Dans un mode de réalisation, les particules d’hydroxyde de magnésium selon l’invention ont une taille moyenne en volume, spécifiquement un diamètre moyen en volume, D 90 inférieure à 200 µm, préférablement inférieur à 100 µm, en particulier inférieur à 45 µm, plus préférablement inférieur à 25 µm, encore plus préférablement inférieur à 15 µm, mesuré par un granulomètre laser, spécifiquement le Mastersizer 2000 de Malvern Instruments, plus spécifiquement obtenue après mise en suspension de la poudre et dilution de la suspension au 20000 ème et passage au granulomètre. Dans un autre mode de réalisation, les particules d’hydroxyde de magnésium selon l’invention ont une taille moyenne en volume, spécifiquement un diamètre moyen en volume, D 50 inférieure à 40 µm, préférablement inférieur à 20 µm, en particulier inférieur à 7 µm, mesuré par un granulomètre laser, spécifiquement le Mastersizer 2000 de Malvern Instruments, plus spécifiquement obtenue après mise en suspension de la poudre et dilution de la suspension au 20000 ème et passage au granulomètre. Avantageusement la surface spécifique des particules d’hydroxyde de magnésium selon l’invention mesurée par la méthode BET multipoints par adsorption de N 2 , en particulier avec un équipement Micromeritics Gemini VII, est comprise entre 1 et 100 m 2 /g, plus avantageusement entre 1 et 50 m 2 /g, encore plus avantageusement entre 5 et 20 m 2 /g, en particulier entre 15 m 2 /g et 10 m 2 /g, plus particulièrement 10 m 2 /g. Dans un mode de réalisation avantageux, la teneur en matière sèche d’hydroxyde de magnésium utilisée, en mg/g de matière organique entrante, est comprise entre 3 et 30, avantageusement entre 3,5 et 15, encore plus avantageusement entre 3,5 et 10. Dans un mode de réalisation avantageux l’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre selon l’invention a une pureté d’au moins 80%, avantageusement d’au moins 90%. L’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre peut être d’origine naturelle (telle que du minerai de brucite) ou synthétique et peut être disponible commercialement auprès de la déposante. L’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre selon l’invention peut être conditionné dans un emballage digestible. Dans un mode de réalisation avantageux, l’hydroxyde de magnésium, en particulier sous forme de poudre, selon l’invention permet en outre d’accélérer la cinétique de production de biogaz dans le digesteur anaérobie pour une matière organique entrante donnée. On entend au sens de la présente invention par « accélérer la cinétique de production de biogaz dans le digesteur anaérobie pour une matière organique entrante donnée », augmenter la cinétique de production de biométhane pour une matière organique entrante donnée, en particulier dans les conditions de l’exemple 3, c’est-à-dire augmenter la vitesse à laquelle une matière organique entrante donnée atteint son potentiel méthanogène et donc diminuer le temps nécessaire pour atteindre ce potentiel méthanogène. Dans un mode de réalisation particulier, le digesteur anaérobie ou méthaniseur fait partie d’une unité de méthanisation en voie sèche ou liquide équipée d’un réacteur parfaitement agité continu (CSTR), d’un réacteur à écoulement piston (REP), d’un lit de boue fluidisé (UASB) ou d’un lit de boue granulaire (EGSB). En particulier, le digesteur anaérobie est destiné à la production quantitative de biogaz, plus particulièrement ledit biogaz étant destiné à être injecté dans le réseau ou valorisé sous forme d’électricité et de chaleur par cogénération, et/ou à la réduction de pollution carbonée au sein d’un intrant agricole, d’un effluent municipal, par exemple issu d’une station d’épuration municipale, ou industriel ou d’une source de déchet, par exemple ménager. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description des figures et des exemples qui suivent qui dont donnés à titre indicatif. La représente la quantité de méthane produite (volumes cumulées en Nm 3 /tMO) en fonction du temps (en jours) dans les conditions de l’exemple 3 pour une ration donnée (intrant) non additivée d’hydroxyde de magnésium selon l’invention (témoin) ou additivée de 125 mg d’hydroxyde de magnésium en poudre selon l’invention (3,8mg/g de MO) (MHP 125 mg) ou de 180 mg d’hydroxyde de magnésium liquide selon l’invention (5,5 mg/g de MO) EXEMPLES Exemple 1 : Effet de Mg(OH) 2 sur le potentiel méthanogène d’une ration issue d’intrants agricoles L’effet d’une addition d’hydroxyde de magnésium sur la production de biogaz est évalué par un test de potentiel méthanogène (BMP - Biochemical Methane Potential). Ce test permet de déterminer la production maximale de méthane qui peut être attendue à l’issu de la méthanisation d’un substrat. Ce test peut être réalisé sur tout type d’échantillons de biomasse, déchets ou digestat. Pour ce test, une quantité et une composition fixe de substrat (ration) est placée dans un réacteur au contact de microorganismes anaérobies actifs (inoculum). Le milieu est maintenu dans des conditions optimales de fermentation jusqu’à ce que la quantité cumulée de biogaz générée ne varie plus. Le potentiel méthanogène est la quantité de méthane produit. Le matériel utilisé est un pilote de laboratoire composé de cuves de 1000cm 3 , équipées d’une sortie de gaz et d’une pale d’agitation. Toutes les cuves sont indépendantes et positionnées dans une étuve à 42°C pendant toute la durée du test. Une atmosphère neutre (N 2 ) est injectée au préalable avant connexion au réacteur pour assurer l’anaérobie de la réaction. La ration utilisée est représentative d’un méthaniseur en exploitation agricole et se compose des matières premières suivantes : - Lisier de vache laitière issu d’une exploitation agricole ; - Un mélange 50/50 massique d’Ensilage de maïs (lyophilisée et broyée) et d’ensilage de CIVE (frais) Les matières premières utilisés sont caractérisées selon : - Le taux de matière sèche (%MS) mesuré par différence de masse entre la matière première brute et la matière première après séchage à l’étuve à 105°C ; - Le taux de matière organique (%MO) mesuré par différence de masse entre la matière première brute et la matière première après séchage à 550°C ; - le ratio MO mesuré par le rapport entre le %MO et le %MS - Le taux de Carbone (%C) mesuré sur substrat brut selon la norme NF ISO 10694 de 1995 ; - Le taux d’azote (%N) mesuré sur substrat brut selon la norme NF ISO 13654-1 de 2002 et - le rapport C/N mesuré par le rapport entre le %C et le %N . Elles présentent les caractéristiques indiquées dans le tableau 1 suivant : Lisier Ensilage %MS % 2,50 93,00 ratio MO % 99,10 96,00 %MO % 2,48 89,28 %C total % 0,84 42,69 %N Total % 0,08 0,96 %C/N % 10,5 44,5 L’inoculum est obtenu par prélèvement direct du digestat de méthanisation d’un méthaniseur situé sur l’exploitation agricole dont provient le lisier utilisé en ration. Il présente les caractéristiques indiquées dans le tableau 2 suivant : Digestat MS % 5,00 MO % 4,92 La formulation finale est calculée de manière à se placer des conditions optimales pour la génération de biogaz. Dans certaines cuves on additive le milieu avec un hydroxyde de magnésium selon l’invention Liquide (MHL) ou solide (MHP). L’additif MHL (selon l’invention) utilisé est une suspension aqueuse d’hydroxyde de magnésium dans l’eau contenant 53% en masse par rapport à la masse total de la suspension de particules d’hydroxyde de magnésium dont la pureté en Mg(OH) 2 est de 98%, dont la taille de particule (mesurée par granulomètre laser Mastersizer 2000 de Malvern Instruments) est inférieure à 100µm, et dont la Surface Spécifique (SSA mesurée par Méthode BET multipoints par adsorption de N 2 sur Quantachrome Flowin) est de 15 m²/g. L’additif MHP (selon l’invention) utilisé est une poudre d’hydroxyde de magnésium dont la pureté en Mg(OH) 2 est de 94%, dont la taille de particule (mesurée par granulomètre laser Mastersizer 2000 de Malvern Instruments) est inférieure à 100µm, et dont la Surface Spécifique (SSA mesurée par Méthode BET multipoints par adsorption de N 2 sur Quantachrome Flowin) est de 10 m²/g. Ils présentent les caractéristiques indiquées dans le tableau 3 suivant : Taux de solide Eau Pureté Mg(OH) 2 (base solide) Particules passant 100µm SSA (m²/g) MHL (liquide) 53% 47% 98% >99% 15 MHP (poudre) 100% 94% >99% 10 Plusieurs cuves sont utilisées en parallèle et organisées de la manière suivante : - Une cuve est laissée vide, afin de constituer un blanc. - Trois cuves, dénommées cuves témoins par la suite, ne comportent pas d’additifs et sont chargées de la manière suivante : 500 g de digestat, 140 g de lisier et 5 g d’ensilage (50/50 maïs/CIVE). - Trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium Liquide (MHL) (selon l’invention) et trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium solide (MHP) selon l’invention et sont chargées de la manière suivante : 500 g de digestat, 140 g de lisier, 5 g d’ensilage (50/50 maïs/CIVE) et de 110 à 540 mg (en base sèche)(mesuré en base sèche) d’additif (MHL ou MHP). Le test est conduit sur une durée de 20 jours. Cette durée est suffisante pour que la quantité cumulée de biogaz ne varie plus. Le biogaz produit est recueilli dans des poches, permettant de mesurer la quantité générée. À la fin du test, les poches sont analysées par Chromatographie en phase gazeuse (GC) effectuée avec un système Micro GC d’Agilent pour déterminer la proportion des différents gaz en présence (CO 2 , CH 4 , H 2 S et O 2 ). Le Potentiel Méthanogène peut ainsi être déterminé. Il est exprimé en normo mètre cube (Nm 3 ) de méthane dans les conditions normales de température (15°C) et de pression (1atm), rapporté à la quantité de matière organique initialement présente dans l’échantillon utilisé pour le test (Nm 3 /tMO). Les valeurs sont moyennées sur les trois cuves identiques. Le gain de Potentiel Méthanogène apporté par l’utilisation des additifs est ensuite exprimé comme le rapport entre les valeurs des cuves témoins et les cuves additivées. Les résultats pour l’additif MHL (selon l’invention) sont rassemblés dans le tableau 4 suivant Exemples comparatifs Quantité d’additif MHL mg (en base sèche) teneur en mg/g MO Potentiel Méthanogène (Nm 3 /t MO) Témoin Potentiel Méthanogène (Nm 3 /t MO) Additivé Gain de l’additivation Ex MHL A 540 16,5 489 537 +9,8% Ex MHL B 110 3,8 567 582 +2,6% Les résultats pour l’additif MHP (selon l’invention) sont rassemblés dans le tableau 5 suivant Exemples Quantité d’additif MHP mg (en base sèche) teneur en mg/g MO Potentiel Méthanogène (Nm 3 /t MO) Témoin Potentiel Méthanogène (Nm 3 /t MO) Additivé Gain de l’additivation Ex MHP A 380 11,5 506 547 +8,1% Ex MHP B 125 3,8 854 905 +6,0% Il apparait donc que l’ajout d’hydroxyde de magnésium, en particulier sous forme solide, à un intrant de type agricole contenant 4,92% de matière organique permet d’augmenter son Potentiel Méthanogène. Par ailleurs, l’additivation par une poudre d’hydroxyde de magnésium s’avère aussi performante que l’additivation par une suspension d’hydroxyde de magnésium. Par ailleurs, des mesures du pH du milieu sont effectuées à la fin de l’essai. Elles sont rassemblées dans le tableau 6 suivant : Exemple pH - Témoin pH - Additivé Ex MHL A 7,90 7,90 Ex MHP A 7,96 7,96 Ex MHL B 8,10 8,10 Ex MHP B 8,12 8,08 Il apparait donc que l’additivation d’hydroxyde de magnésium n’influe pas ou de façon non significative sur le pH du milieu, et que l’effet de gain en méthane n’est donc pas lié à un mécanisme de remédiation d’un pH trop bas. Exemple 2 : Effet de Mg(OH) 2 sur le potentiel méthanogène d’une ration mixte issue de déchets industriels et agricoles. Dans cet exemple, on cherche à évaluer la répétabilité de l’effet constaté dans l’exemple 1 sur une formulation différente. Le matériel utilisé est le même que dans l’exemple 1. La ration utilisée est cette fois issue d’une unité de méthanisation industrielle qui traite 60 000 tonnes de matières organiques toutes issues des différentes activités du territoire : co produit de la transformation légumière, co produit de la transformation carnée, boue de station d’épuration etc. Les intrants dits « animaux » ont subi un traitement thermique d’hygiénisation afin de se débarrasser de possibles pathogènes. Les intrants animaux et végétaux ont été ensuite finement broyés et mélangés. Ils présentent les caractéristiques indiquées dans le tableau 7 suivant : Ration %MS % 13,9 ratio MO % 98 %MO % 13,7 %C total % 8,64 %N Total % 0,69 %C/N % 12,5 L’inoculum est obtenu par prélèvement direct du digestat de cette même unité de méthanisation. Il présente les caractéristiques indiquées dans le tableau 8 suivant : Digestat MS % 6,0 MO % 5,7 Dans certaines cuves on additive le milieu avec un hydroxyde de magnésium Liquide (MHL) ou solide (MHP). Les additifs MHP et MHL sont identiques à ceux décrits dans l’Exemple 1. Plusieurs cuves sont utilisées en parallèle et organisées de la manière suivante : - Une cuve est laissée vide, afin de constituer un blanc. - Trois cuves, dénommées cuves témoins par la suite, ne comportent pas d’additifs et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat et 83,4 g de ration. - Trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium solide (MHP) et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat, 83,4 g de ration et 125 mg (en base sèche) d’additif MHP. - Trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium liquide (MHL) et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat, 83,4 g de ration et 180 mg (en base sèche) d’additif MHL. Le test est conduit sur une durée de 19 jours. Cette durée n’est pas suffisante pour que la quantité cumulée de biogaz ne varie plus, et n’est donc pas une mesure du Potentiel Méthanogène complet mais de la production de CH 4 à 19 jours. Les résultats sont rassemblés dans le tableau 9 suivant Exemples Additif (mg – en base sèche) teneur en mg/g MO Production de CH 4 à 19j (Nm 3 /t MO) - Témoin Production de CH 4 à 19j (Nm 3 /t MO) - Additivé Gain de l’additivation Ex MHL C 180 mg MHL 5,5 164 459 +180% Ex MHP C 125 mg MHP 3,8 164 457 +179% Cet exemple confirme que l’ajout de 3,5 à 10mg d’hydroxyde de magnésium / mg de matière organique entrante à un intrant composé de déchets industriels et agricoles à 5,70% de matière organique permet d’augmenter la production de biométhane. Par ailleurs, l’additivation par une poudre d’hydroxyde de magnésium s’avère aussi performante que l’additivation par une suspension d’hydroxyde de magnésium. Exemple 3 : Effet de Mg(OH) 2 sur la cinétique de production de biométhane Cet essai cherche à évalue l’effet de l’addition d’hydroxyde de magnésium sur la cinétique de production de biométhane. Le matériel utilisé est le même que dans les exemples 1 et 2. La ration utilisée est la même que dans l’exemple 2. L’additif utilisé (MH) est le même que celui de l’exemple 1. Plusieurs cuves sont utilisées en parallèle et organisées de la manière suivante : - Une cuve est laissée vide, afin de constituer un blanc. - Trois cuves, dénommées cuves témoins par la suite, ne comportent pas d’additifs et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat et 83,4 g de ration. - Trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre (MHP) selon l’invention et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat, 83,4 g de ration et 125 mg (en base sèche) d’additif MHP. - Trois cuves sont additivées d’hydroxyde de magnésium sous forme liquide (MHL) selon l’invention et sont chargées de la manière suivante : 600,0 g de digestat, 83,4 g de ration et 180 mg (en base sèche) d’additif MHL. La quantité de méthane produite en fonction temps est mesurée. Les résultats sont présentés dans la . Ces résultats montrent qu’en plus de l’effet sur le potentiel méthanogène de la ration, l’hydroxyde de magnésium sous forme de poudre selon l’invention a aussi un effet accélérateur sur sa cinétique de décomposition. Le gain en biogaz pour les modalités additivées par rapport au témoin est en effet maximum après quelques jours seulement, avant de progressivement se réduire. Les cuves additivées atteignent leur potentiel méthanogène plus rapidement. Utilisation d’hydroxyde de magnésium pour améliorer la conversion du carbone organique d’une matière organique entrante en biométhane dans un digesteur anaérobie. Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que l’hydroxyde de magnésium se trouve sous forme de poudre. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que la teneur en matière sèche d’hydroxyde de magnésium, en mg/g de matière organique entrante, est comprise entre 3 et 30. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la surface spécifique des particules d’hydroxyde de magnésium mesurée par la méthode BET multipoints par adsorption de N 2 est comprise entre 1 et 100 m 2 /g, avantageusement entre 1 et 50 m 2 /g, plus avantageusement entre 5 et 20 m 2 /g. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, pour en outre accélérer la cinétique de production de biogaz dans le digesteur anaérobie pour une matière organique entrante donnée. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la matière organique entrante est choisie parmi la matière organique des déchets industriels, des déchets agricoles, des cultures énergétiques, des déchets urbains et de leurs mélanges, en particulier parmi la matière organique des effluents d’élevage, des intrants végétaux, des résidus de l’industrie agroalimentaires, des boues de station d’épuration et de leurs mélanges, avantageusement parmi la matière organique du lisier de l’ensilage, des co-produits de la transformation légumière, des co-produits de la transformation carnée, des boues de la station d’épuration et de leurs mélanges. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le digesteur anaérobie fait partie d’une unité de méthanisation en voie sèche ou liquide équipée d’un réacteur parfaitement agité continu, d’un réacteur à piston, d’un lit de boue fluidisé ou d’un lit de boue granulaire. Utilisation selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le digesteur anaérobie est destiné à la production quantitative de biogaz et/ou à la réduction de pollution carbonée au sein d’un intrant agricole, d’un effluent municipal ou industriel ou d’une source de déchet.