## Homogénisation haute pression

Différentes technologies impliquant des pressions sur des gammes de quelques dizaines à 900 bars ont été testées à l'échelle du laboratoire. Un essai de démonstration sur station d'épuration a mis en avant l'augmentation de la production de méthane avec un homogénéisateur à 150 bars (Onyeche, 2007). En revanche, le procédé Microsulidge combinant une homogénéisation à 830 bars avec l'ajout de soude n'a pas conduit à l'amélioration de la production de biogaz, malgré une amélioration de l'abattement des matières organiques (Stephenson et al., 2007). Ce procédé n'a pas finalement pas été commercialisé. Le Tableau 14 les références commerciales basées sur cette technologie, seules les pressions faibles ou modérées semblent avoir un intérêt.

<table><caption>Tableau 14 : Caractéristiques des procédés d'homogénéisation hautes pressions commerciaux
(Compilation RECORD 2022)</caption><thead><tr><td>Technologie</td><td>Principe et conditions</td><td>Exemples d'applications</td><td>Références</td></tr></thead><tbody><tr><td>CrownÒ (société Biogest)</td><td>12 bars débits de 5 à 500 m³.h<sup>-1</sup></td><td>STEAllemagneenheim, Allemagne 22000 EH, Rosedale, Nouvelles Zélandes, 250000 EH, Viby, Danemark 100000 EH</td><td>http://www.biogest.com</td></tr><tr><td>Procédé Cellruptor (société Eco-Solids International)</td><td>Décompression rapide hors équilibre boues pressurisées à P> 1 bar, puis dépressurisées</td><td>Une STEP dans le Yorkshire en Angleterre.</td><td>https://www.ecosolids.net/</td></tr></tbody></table>

## Electroporation

Cette technologie, également appelée désintégration électrocinétique, utilise des champs électriques de tension élevée (jusqu'à quelques dizaines de kilovolts) sur des pulses de quelques millisecondes. Les boues sont alors désintégrées et des pores sont formés dans les membranes cellulaires, conduisant à la solubilisation des composés intracellulaires et améliorant ainsi leur digestion anaérobie. Un essai de démonstration du procédé OpenCell a été renseigné dans la littérature (Rittman et al. 2008). Malgré des résultats intéressants ce procédé n'est plus commercialisé. Le procédé Biocrack (Vogelsang) utilisant la même technologie est disponible commercialement (Tableau 15), le constructeur avance une amélioration de 8% de la production de biogaz et une réduction de 11% de la quantité de boues à éliminer.

<table><caption>Tableau 15 Caractéristiques des procédés de désintégration électrocinétique
(Compilation RECORD 2022)</caption><thead><tr><td>Technologie</td><td>Principe et conditions</td><td>Exemples d'applications</td><td>Références</td></tr></thead><tbody><tr><td>BioCrack (Vogelsang)</td><td>Désintégration électrocinétique</td><td>STEU en Allemagne</td><td>https://www.vogelsang.info/fr-fr/</td></tr></tbody></table>

## Centifugeuse-lyseuse

Ce procédé consiste en une centrifugeuse traditionnelle à laquelle un système de lyse cellulaire a été ajouté. Les forces de cisaillement entre des lames fixes solidaires de la paroi interne de la centrifugeuse et des lames mobiles fixées sur le rotor conduisent à la désintégration partielle des boues épaissies. Ce dispositif a été installé sur plusieurs stations d'épuration dans les années 2000 (Zabranska et al., 2006b). Malgré des résultats intéressants (15 à 26% d'augmentation de la production de biogaz) et le faible coût de ce prétraitement (intégré à une opération unitaire présente sur la STEP), la société Lysatec GmbH qui le commercialisait ne semble plus exister.

## Prétraitements (thermo)-chimiques

Différents prétraitements chimiques ont été appliqués au laboratoire (Annexe 4), il s'agit principalement de traitements alcalins, acides ou d'oxydation. Les traitements alcalins sont performants pour solubiliser la matière organique des boues et améliorer le rendement méthane. La soude et la potasse sont plus efficaces que la chaux mais si le digestat est valorisé en agriculture, la potasse doit être favorisée. Le procédé Lystek THP® qui combine ajout de potasse et un traitement thermique à 75°C est commercialisé (Tableau 16).
<table><caption>Tableau 16 : Caractéristiques des procédés d'hydrolyse thermique/chimique commerciaux
(Compilation RECORD 2022)</caption><thead><tr><td>Technologie</td><td>Principe et conditions</td><td>Exemples d'applications</td><td>Références</td></tr></thead><tbody><tr><td>Lystek THP®</td><td>75°C<br/>Ajout de 86 à 104 kg de solution à 45% de KOH par tonne MS<br/>Boues à 13-16% de MS</td><td>quelques STEPs au Canada et aux Etats Unis (e.g. Guelph, Peterborough)</td><td></td></tr></tbody></table>

Les traitements acides conduisent à des améliorations de production de méthane (mais inférieures aux procédés alcalins) et à des améliorations importantes de la déshydratabilité des boues. On peut souligner un traitement récemment publié (Wei et al., 2018) qui utilise de l'acide nitreux ($HNO_2$) produit in situ à partir de $NaNO_2$ et HCl. Les auteurs indiquent un bilan énergétique positif sur une STEU virtuelle de 400 000 EH.

Les procédés d'oxydation font appel à l'ozonation ou au procédé de Fenton ($H_2O_2$ en milieu acide et en présence de Fe(II)). Si l'ozonation est utilisée à l'échelle industrielle sur la ligne eau pour réduire la production des boues à la source, son application sur la ligne boue se révèle coûteuse et peut conduire à une minéralisation partielle de la matière organique, impliquant des pertes de potentiel méthane. Une étude (He et al., 2018) propose un prétraitement d'oxydation original avec du ferrate de potassium mais il a été évalué uniquement avec des tests BMP.

### Microondes / radio fréquences

Ces procédés sont mis en avant pour leur capacité à augmenter la température de milieux aqueux de manière bien plus rapide que les procédés thermiques conventionnels, ainsi que pour leur facilité à contrôler et la compacité des équipements (Kor-Bicakci et al., 2019). Toutefois leurs impacts sur les performances sont principalement liés à la température et sont comparables à ceux obtenus avec les procédés d'hydrolyse impliquant un chauffage conventionnel. Une différence essentielle est la nature d'éne gie consommée par le prétraitement : électricité pour les microondes contre la chaleur pour le chauffage conventionnel. Or la chaleur est généralement disponible sur les stations d'épuration si le biogaz est valorisé en cogénération.

Les études à l'échelle du laboratoire qui ont considéré le bilan énergétique des prétraitements par microondes en amont de la méthanisation convergent vers des bilans négatifs (Appels et al., 2013, Kor-Bicakci et al. 2019). En revanche, Hosseini Koupaei et al. (2018) ont comparé, sur la base de tests BMP, le prétraitement par microondes et l'irradiation par des radiofréquences. Si pour une température donnée, les performances des deux procédés sont équivalentes, le bilan énergétique est nettement plus favorable dans le cas du prototype utilisant les radios fréquences. Les futurs développements de ce procédé sont donc à surveiller.

### 2.4.4. Graisses : Déchets graisseux et coproduits animaux

Les déchets graisseux sont généralement associés aux sous-produits animaux et sont donc soumis à l'obligation de pasteurisation ou stérilisation. Quelques études à l'échelle du laboratoire (Annexe 5) ont abordé la mono-digestion des déchets graisseux en réacteurs semi-continus, après prétraitement de pasteurisation (Bayr et al., 2012a) ou stérilisation (Escudero et al., 2014). Cependant ces études ne présentent pas de résultats sur la monodigestion en CSTR des déchets non prétraités. Elles convergent sur la nécessité d'appliquer des temps de séjours élevés (50 ou 125 jours) ou de recirculer une partie du digestat permettant ainsi d'éviter le lessivage de la biomasse anaérobie tout en augmentant le temps de séjours des déchets (Affes et al., 2013). Des prétraitements thermo-alcalins peuvent être appliqués aux déchets graisseux. La réaction entre un lipide et une base réalisée à froid ou à chaud, appelée saponification, conduit à la production (ions carboxylates) solubles et d'alcools. La conversion des lipides insolubles dans l'eau en savons solubles résulte alors en l'augmentation du contact entre les déchets et les microorganismes du digesteur, ce qui permet d'améliorer la biodégradation des déchets graisseux et d'éviter la formation d'une couche en surface du réacteur. Après un prétraitement par saponification de graisses animales, Affes et al. (2013) ont observé une augmentation de la cinétique de méthanisation mais pas d'impact sur le rendement en méthane. Par ailleurs, Bayr et al. (2012) ont comparé les digestions mésophile et thermophile de déchets d'abattoir et ont confirmé la meilleure stabilité des procédés mésophiles.

Les déchets graisseux sont donc principalement utilisés en codigestion avec les boues d'épuration, la fraction organique des ordures ménagères ou encore des lisiers (Annexe 5). Les essais de
stérilisation à 133°C montrent soit aucun impact significatif (Grosser et al., 2020) ou une diminution (Cuetos et al., 2010) de la production de méthane. Cette diminution de rendement méthane a été également observée sur des tests BMP après un prétraitement thermique à 170°C d'eaux graisseuses de restaurant (Carrère et al., 2012). Cette diminution serait due à la formation de composés récalcitrants tels que des polymères azotés complexes (Cuetos et al., 2010). En ce qui concerne la pasteurisation à 70°C, des études montrent aucun impact significatif sur le rendement méthane (Grim et al., 2015; Luste & Luostarinen, 2010) ou alors une légère augmentation (+11%) dans le cas la codigestion de déchets d'abattoir avec du lisier bovin (Luste & Luostarinen, 2010). Cependant Luste et Luostarinen (2010) reportent la possibilité d'augmenter la charge suite à la pasteurisation de déchets d'abattoir codigérés avec des boues d'épuration. Il semble donc préférable d'opérer l'hygiénisation des déchets graisseux à faible température.

L'installation Bio Energie Touraine utilise le système Biochop (Atlantique Industrie https://www.atlantiqueindustrie.fr) (Gatreau & Becot, 2016) pour hygiéniser à 70°C les déchets de catégorie 3 (4000 tonnes/an) (Gatreau & Becot, 2016).

L'hygiénisation peut également être réalisée par hydrolyse hyperthermophile comme montré par Alquaralleh et al. (2018) pour la codigestion de graisses et de boues secondaires. Ainsi la méthanisation en deux étapes (2 j TSH en hyperthermophile (70°C) et 13 j TSH en thermophile (50°C)) a conduit à une augmentation de 65% et 21% du rendement méthane par rapport la méthanisation thermophile (TSH 15 j) pour les mélanges 70/30 et 60/40 graisses/boues (Alqaralleh et al., 2018).

Un essai de sonication appliqué en amont de la codigestion déchets d'abattoir/ lisier bovin n'a pas montré d'amélioration significative du rendement méthane (Luste et al., 2012). Finalement des essais de prétraitements thermo-alcalins (ou saponification lorsqu'ils sont appliqués aux graisses) ont montré des résultats intéressants. Ainsi le prétraitement à la soude à pH 10 à 55°C pendant 24 h d'un mélange de graisses et boues secondaires, a conduit une augmentation de 37% de la production de méthane (Li et al., 2015). Une autre étude sur un mélange d'eaux graisseuses de restaurant et de boues a montré une amélioration de 58% de la production de méthane suite au prétraitement à la potasse à pH 8, 80°C pendant 30 min (Carrère et al., 2012). Dans cette dernière étude, des essais en BMP ont montré les mêmes résultats après les prétraitements à pH 8, 9 ou 10 et à une température de 80 ou 120°C. En revanche, Li et al. (2015) ont obtenu un BMP légèrement inférieur (-6%) à pH 8 par rapport aux pH 10 et 12 lors du prétraitement à la soude à 55°C du mélange boues/graisses. Les prétraitements thermo-alcalins ou saponification permettent donc de rendre solubles les matières graisseuses et si la température est supérieure ou égale à 70°C, ce procédé peut assurer la pasteurisation/hygiénisation des déchets.

A l'échelle industrielle, la société Sapoval (Albi, 81) propose un procédé de saponification qui peut être appliqué en amont de stations d'épuration des eaux usées ou en amont d'un méthaniseur (https://www.sapoval.fr/procedes-brevete-saponification/).

### 2.4.5. Biodéchets

Une particularité des biodéchets ou déchets alimentaires est la présence de matière facilement biodégradable. Pour optimiser la valorisation de ces déchets en biogaz, il convient de conserver cette matière afin de préserver le potentiel méthanogène (Parthiba Karthikeyan et al., 2018). Une équipe grecque a développé un prototype de séchoir à domicile. Ils ont montré la réduction de 70% de la masse des déchets. De plus, le glucose présent dans les déchets étudiés n'était pas dégradé pendant un stockage de 18 jours des déchets séchés alors qu'il est dégradé en environ 7 jours pendant leur stockage classique (Sotiropoulos et al., 2015). Les tests de potentiel méthanogène (BMP) ont montré des valeurs plus élevées pour les déchets séchés à 63°C par rapport au séchage à 83°C (Valta et al., 2019).

Les déchets peuvent également être préservés après broyage en cuve semi-étanche. Une étape de fermentation entraîne la baisse du pH et l'inhibition de l'activité de la majeure partie des microorganismes présents dans les déchets. La société Meiko (https://www.meiko-green.fr/fr/) propose les systèmes Waste Star/Biomaster qui permettent la collecte le broyage et le stockage jusqu'à 4 ou 8 semaines des biodéchets de restauration collective (Rousseau, 2020). La start-up française Bio-tank (Pont de Casse, 47) propose également des systèmes de stockage fermés limitant
les nuisances environnementales (odeurs, émissions de gaz à effet de serre) et les pertes de potentiel méthanogène (https://www.biotank.fr/).

Le procédé d'hydrolyse thermique Cambi développé pour améliorer la méthanisation des boues a également été appliqué aux déchets solides urbains. La première installation près de Lillehammer (Norvège) date de décembre 1999. Elle reçoit 14 000 t/an de déchets principalement composés de déchets alimentaires, déchets verts, papiers et couches ainsi que des déchets triés incorrectement (métaux, pierres, plastiques...). Le prétraitement des déchets consiste en un tamisage et une séparation des déchets les plus lourds. L'hydrolyse thermique entraîne une forte réduction de la viscosité des déchets, ce qui permet la séparation des déchets indésirables, tels que les plastiques. Un bilan réalisé sur l'installation montre que sur 1 000 kg de déchets en entrée, 380 kg sont rejetés. Les 620 kg restants produisent 150 kg de digestat et 100 m³ de biogaz à 60 % de méthane, les taux d'abattement sont supérieurs à 65 % pour la DCO, supérieurs à 70 % pour les matières organiques (Panter & Kleiven, 2005). L'installation Ecopro inaugurée en 2008 à Verdal (Norvège) comprend le procédé d'hydrolyse thermique Cambi en prétraitement de la codigestion de 17500 tonnes par an de biodéchets triés à la source, 12500 tonnes par an de boues d'épuration et de 15000 tonnes par an de déchets municipaux ou industriels, y compris des sous-produits animaux (). Une installation près de Oslo-Norvège traite 50 000 tonnes de déchets municipaux triés à la source ainsi que des déchets alimentaires industriels (PERLINK "http://www.cambi.no" ).

Une étude datant de 2013 a reporté les différentes pratiques industrielles de prétraitement des biodéchets triés à la source sur 17 méthaniseurs suédois (Bernstad et al., 2013). Des tech iques très diverses sont reportées : d'une simple ouverture des sacs et déchiquetage à un procédé atypique incluant des opérations de déchiquetage, macération (pulping), dispersion, tamisage (screen disc) et séparation basée sur les différences de densité. Ce dernier procédé implique la plus forte consommation énergétique (84 kWh/tonne déchet en entrée), nécessite 1,1 m3 d'eau par tonne de déchets et conduit à 19% de refus. Toutefois les procédés les plus utilisés étaient la presse à vis et le tamisage. Sur les 17 méthaniseurs, les refus représentaient 2 à 45 % avec une moyenne de 20 %. Des problèmes de qualité de la biomasse pour la méthanisation et des coûts de maintenance élevés étaient souvent reportés. Une étude de cas sur quatre méthaniseurs a permis d'estimer une perte de 14 à 36 m³ CH₄/t déchets triés à la source (9 à 28 % du potentiel total) dans les refus dont des valeurs de 400 à 432 m³/tMVS ont été mesurées. De même, 13 à 32 % de l'azote total étaient écartés. Les pertes en matières organiques biodégradables et azote étaient plus importantes avec les technologies à filtre presse qu'avec celles à dispersion (Bernstad et al., 2013).

D'un point de vue des performances du déconditionnement des biodéchets et de la qualité de la pulpe en sortie, l'étude ADEME « Les solutions de déconditionnement des biodéchets emballés et leurs performances », 2021, montre qu'une solution exclusivement technique ne permet pas d'atteindre un objectif d'élimination totale des indésirables (plastiques de petites dimensions notamment). La sensibilisation des producteurs pour un meilleur tri en amont serait une solution à envisager.

Divers prétraitements mécaniques ont été appliqués à l'échelle pilote sur les FFOM mais sans forcément comparer les résultats de méthanisation avec des déchets non prétraités (Annexe 6). Notamment, Novarino and Zanetti (2012) ont utilisé une extrudeuse alors que Micolucci et al. (2016) ont prétraité les FFOM avec une presse et seule la fraction liquide a été méthanisée alors que la fraction solide a été valorisée par compostage.

A l'échelle du laboratoire, les traitements thermiques ont été associés à des procédés de séparation avec différents objectifs. Gianico et al. (2021) ont proposé une centrifugation de déchets de cafétéria stérilisés, seule la fraction solide a été méthanisée, la fraction liquide ayant été fermentée pour la production d'AGV. Les auteurs reportent une augmentation de 19% de la production de méthane par rapport à la production issue de la fraction solide des déchets non stérilisés. Dans une autre étude, Zhang et al. (2018a) ont éliminé, après stérilisation, la fraction graisseuse (33%) de déchets de cantines. La production de méthane ainsi obtenue a été équivalente à celle des déchets non dégraissés, mais avec une meilleure stabilité du réacteur. Dans cette même étude, l'ajout de bentonite dans le méthaniseur a conduit à 22% d'augmentation de la production de méthane.

Le prétraitement aérobie a été testé à l'échelle du laboratoire pour améliorer la biodégradation de la matière organique lors du procédé de méthanisation. Cette technique a notamment été expérimentée à l'échelle pilote sur la fraction organique des déchets solides municipaux ; une augmentation de la production de méthane de 73% a été obtenue après un traitement aérobie d'une durée de 24 h et utilisant un compost comme inoculum (Fernandez.-Güelfo et al., 2011). Par ailleurs, Mata-Alvarez et al. (1993) ont réalisé un « pré compostage » jusqu'au pré-échauffement de la fraction fermentescible des ordures ménagères d'une durée inférieure à une semaine. Selon la charge organique et le temps de séjour appliqués au digesteur, les résultats ont montré soit une augmentation (+23%) ou une réduction (-11%) de la production de méthane. Il convient de noter que les traitements aérobies
doivent être optimisés de manière à limiter la consommation de matière organique facilement biodégradable. Fisgativa et al (2018) ont appliqué un prétraitement aérobie de déchets alimentaires en amont de leur méthanisation en réacteur batch afin de limiter la production d'AGV au démarrage du réacteur. Le BMP a été maintenu après 2 jours d'aération mais a significativement diminué après 4 jours de prétraitement (Fisgativa et al., 2018b). Sur des essais de méthanisation en voie solide dans des réacteurs discontinus à recirculation de lixiviat, un prétraitement aérobie de 2 jours a conduit à une réduction de la production de méthane par rapport aux déchets frais mais une augmentation par rapport à celle de déchets stockés dans une fiole ouverte mais non aérés (Fisgativa et al., 2019). Finalement, des essais d'oxydation en voie humide (10-15 min à 185°C sous 12 bars d'oxygène) se sont révélés inefficaces pour améliorer le rendement en méthane de biodéchets mais ont conduit à une amélioration de 31% de la production de biogaz issue de la fraction solide de leur digestat (Lissens et al., 2004).

### 2.4.6. Plastiques biodégradables

La collecte sélective des biodéchets à l'horizon 2024 va générer de nouveaux flux de matière organiques pour la filière méthanisation. En parallèle, un développement croissant de supports plastiques biodégradables (barquette, sac de collecte, capsule café) est observé ces dernières années (Abraham et al., 2021; Batori et al., 2018). Ce fort développement fait que les gisements de biodéchets seront certainement mélangés avec des supports en plastiques biodégradables. En effet, aujourd'hui la collecte sélective des biodéchets nécessite le plus souvent la mise en place de sac de collecte permettant de réduire les odeurs, éviter la lixiviation des jus et faciliter la logistique (Dolci et al., 2021). Toutefois, aujourd'hui peu d'informations sont disponibles sur le devenir des supports de plastiques biodégradables en filière méthanisation. Aujourd'hui, le marché des plastiques biodégradables est surtout composé d'un mix de PLA (acide polylactique), PCL (polycaprolactone), PHA (polyhydroxyalcanoate) et TPS (amidon thermoplastifié) (Boey et al., 2021). Un état des connaissances sur la dégradation des plastiques biodégradables en méthanisation a été réalisé en 2018 (Bátori et al., 2018) et les auteurs précisent que des plastiques biodégradables peuvent être biodégradés avec un temps de séjour de 15-30 jours dans un réacteur de méthanisation. C'est le cas du PHB (polyhydroxybutyrate), de l'amidon, de la cellulose e' de la pectine. Un ordre général d'augmentation du taux de biodégradation des plastiques biodégradables dans ces conditions, est le suivant : PHB> PCL> PLA. Cependant, un taux de dégradation significatif n'est pas atteint pour le PCL et le PLA avec ce temps de séjour. Afin d'optimiser les cinétiques de biodégradation, des prétraitements de type mécaniques, thermiques, chimiques et biologiques (Carlsson et al., 2012; Carrère et al., 2016) peuvent être utilisés pour faciliter la dégradation du matériau et ainsi augmenter la surface de contact avec les bactéries. Ainsi, afin d'améliorer la biodégradabilité de ces plastiques en filière méthanisation, différentes technologies de prétraitement ont été étudiées (Battista et al., 2021; Benn & Zitomer, 2018; Ryan et al., 2017). Jusqu'à présent la plupart des prétraitements ont été testés à l'échelle du BMP et une seule étude s'est intéressée à l'impact d'un prétraitement alcalin (55° C, pH = 12, 24-48h) sur du PHB co-digéré avec des boues primaires (Benn and Zitomer, 2018). Benn and Zitomer (2018) ont notamment démontré que le prétraitement permettait d'améliorer la biodégradation (de 5-6%) du PHB sans affecter les performances de la méthanisation.

Le prétraitement mécanique consiste généralement en un broyage, déchiquetage, extrusion ou cavitation et est largement appliqué dans les installations de biogaz existantes (Carrère et al., 2016; Monlau et al., 2012). Yagi et al. (2009) ont étudié l'impact de la réduction de la taille des particules sur la biodégradabilité anaérobie du PCL. Les résultats n'ont pas montré de différence dans la biodégradation de la poudre PCL (après 60 jours d'incubation) pour les différentes distributions de tailles de particules (0–250 µm, 250–500 µm, 0–125 µm, 125–250 µm), avec un taux de dégradation de 80 à 90 % (Yagi et al., 2009). Cependant, la réduction de la taille des particules a un effet positif sur la cinétique de biodégradation et la petite taille des particules induit une cinétique de dégradation plus rapide. Ryan et al. (2017) ont étudié l'impact de la taille des particules (de 10 µm à 3900 µm) sur la biodégradabilité anaérobie du PHBV. Pour toutes les granulométries testées, une production de méthane autour de 580 ± 12 mL / g, correspondant à une biodégradabilité de 86 ± 2%, a été mesurée. Néanmoins, en dessous de 840 µm, une phase de latence plus élevée a été observée car la méthanogénèse a probablement été temporairement inhibée en raison de la diminution du pH attribuée à l'accumulation des acides gras volatils et à l'acidification du réacteur qui en résulte par une hydrolyse plus rapide des plastiques biodégradables de petite taille.

Les prétraitements thermiques et thermochimiques ont également été étudiés pour la dégradation des plastiques biodégradables (Benn & Zitomer, 2018; Hobbs et al., 2019; Vargas et al., 2009). Vargas et
al. (2009) ont étudié l'impact du prétraitement à la vapeur (3 h, 120°C) sur la digestion anaérobie du PLA dans des conditions mésophiles et thermophiles. Dans des conditions mésophiles, la quantité de méthane produite (exprimée en Normo Litre : NL) a été améliorée de 2 NL CH₄ kg⁻¹ MS à 90 NL CH₄ kg⁻¹ MS tandis qu'en conditions thermophiles, le potentiel de méthane a été augmenté de 187 NL CH₄ kg⁻¹ MS à 225 NL CH₄ kg⁻¹ MS. Benn and Zitomer (2018) ont testé la dégradation de plastiques biodégradables (1 PLA, 4 PHB) prétraités thermiquement (35 - 90°C pendant 3 à 48h) et/ou chimiquement (pH 8 à 12 pendant 3 à 48h) dans le but d'augmenter la surface disponible pour les bactéries méthanogènes. Les plastiques biodégradables sont méthanisés dans l'inoculum (digestat) sans apport de co-substrat et l'efficacité de la dégradation est évaluée via le potentiel méthanogène obtenu à partir de chacun de ces plastiques, sans ou avec prétraitement. L'application de température supérieure à 55°C, à des pH supérieurs à 10 et à des durées de traitement supérieures à 24h favorise significativement la dégradation des plastiques biodégradables (potentiel méthanogène multiplié par 2, voire plus pour le PLA qui est très mal dégradé sans prétraitement). Hobbs et al. (2019) ont étudié l'impact du prétraitement alcalin (21°C, pH> 11, 15 jours) pour améliorer le potentiel méthane du PLA cristallin et amorphe en co-digestion avec les déchets alimentaires. Ce PLA a atteint une solubilisation presque complète à 97% et 99%, respectivement, lorsque le prétraitement alcalin a été appliqué. Benn et Zitomer (2018) ont également étudié l'impact du prétraitement alcalin (35-55°C, pH=10-12, 24-48h pour améliorer le potentiel méthane dans des conditions mésophiles de divers PHA et PLA. Pour tous les polymères testés, un prétraitement alcalin a permis d'améliorer le potentiel de méthane, en particulier pour le PLA pour lequel le potentiel méthane est passé de 1 NL CH₄ kg⁻¹ MO à 86 NL CH₄ kg⁻¹ MO (Benn & Zitomer, 2018).

### 2.4.7. Algues

#### 2.4.7.1. Les microalgues

Le nombre de publications traitant des microalgues est en constante augmentation ces dernières années montrant l'intérêt qu'elles suscitent pour la communauté scientifique. Cet intérêt s'appuie sur leur productivité surfacique élevée, leur capacité à produire des composés d'intérêt et leur consommation de dioxyde de carbone.

Les domaines de l'environnement dans lesquelles elles peuvent être d'intérêt sont très variés. Elles sont utilisées pour le traitement de l'air et en particulier la capture du CO₂ des rejets canalisés (type cimenteries) ou diffus dans les centres villes. Au niveau du traitement de l'eau, leur faculté à consommer les nutriments (N, P, etc.) est bien connue, mais d'autres domaines sont étudiés comme l'élimination des antibiotiques ou des métaux lourds. La production d'énergie (hydrogène, méthane, diesel, éthanol) à partir des microalgues fait aussi l'objet de nombreuses recherches. Les algues ont également un intérêt dans de nombreux autres domaines pour produire des denrées alimentaires, des aliments pour animaux ou des produits à forte valeur ajoutée (cosmétique, pharmaceutique, chimie comme les pigments, les biopolymères et la chimie fine).

La digestion anaérobie pourrait être une option pour intégrer les microalgues dans un cycle vertueux permettant de valoriser :

- les microalgues utilisées en remédiation de l'air ou de l'eau,

- les résidus de microalgues résultant d'une valorisation en énergie ou production de produits à forte valeur ajoutée.

Cependant, la biodégradabilité anaérobie des microalgues est limitée par la structure complexe de leur paroi cellulaire (Passos & Ferrer, 2014). Chlorella, Scenedesmus et Nannochloropsis sp. présentent une paroi cellulaire, à base de polysaccharides, particulièrement résistante (Carrere et al., 2016; G'nzález-Fernández et al., 2012). D'autres espèces, telles que Chlamydomonas sp., ont une structure de paroi cellulaire plus facilement biodégradable de type glycoprotéique avec un manque de cellulose (Passos & Ferrer, 2014). Il existe aussi des espèces dépourvues de paroi cellulaire telles que Dunaliella salina (Carrère et al., 2016).

Une digestion en mono-substrat pourra être pénalisée par des ratios C/N faibles qui peuvent être à l'origine d'inhibition à l'azote (Klassen et al., 2017).

Différents prétraitements ont été testés à l'échelle du laboratoire pour améliorer l'accessibilité de la matière organique présente à l'intérieur des cellules des microalgues. Les données disponibles sur les performances des prétraitements testés sont issues d'essais réalisés à l'échelle laboratoire ou pilote
(en batch ou continu), en effet aucune application n'est à notre connaissance en opération à l'échelle industrielle (Annexe 7).

## Comparaison des prétraitements pour augmenter la biodégradabilité anaérobie des microalgues

Les données disponibles sur la comparaison des performances dans la littérature à l'échelle pilote sont représentées sur la Figure 31.

<figure><img src="image_36.png" /><figcaption>Figure 31 : Performances des prétraitements pour augmenter la production de méthane des microalgues (données issues d'essais pilote) (Compilation RECORD 2022)</figcaption></figure>

L'efficacité des prétraitements des microalgues a été largement étudiée à l'échelle BMP mais peu de données sont disponibles pour des digesteurs fonctionnant en continu. Les performances peuvent être élevées à l'exemple des résultats obtenus pour les prétraitements enzymatiques (Mahdy et al., 2016; Mahdy et al., 2015). Les prétraitements thermiques ont aussi permis d'atteindre de bonnes performances (Kinnunen et al., 2014; Mendez et al., 2015; Passos & Ferrer, 2015; Passos & Ferrer, 2014; Schwede et al., 2013) avec des augmentations de production de méthane comprises entre 32 et 108%. Seule une étude mettant en œuvre une digestion en continue s'est intéressée au prétraitement des microalgues cultivées en milieu salin (Schwede et al., 2013). Une accumulation d'AGV avait été mesurée en raison de concentrations élevées en ammonium et sels entrainant une diminution des performances.

### 2.4.7.2. Les macroalgues

La digestion anaérobie des macroalgues est peu appliquée à l'échelle industrielle (cf. 3.2.6). Elle fait en revanche l'objet de plusieurs projets de recherche.

Le projet ANR SAVE (2020-2023) : Valorisation agro-énergétique des Sargasses – SAVE coordonné par Stéphane Pacaud de l'ENSAIA. Ce projet s'intéresse au stockage (classique, ensilage) et au prétraitement des sargasses avant méthanisation (Pacaud, 2021). Les tests de stockage visent à déterminer les meilleures stratégies pour conserver la matière malgré les taux élevés d'humidité et la présence de sel qui peut être pénalisante pour l'ensilage. Des prétraitements de type lavage, broyage et séchage seront étudiés. Des pilotes de laboratoire (digesteur chemostat) permettront d'évaluer l'efficacité de ces prétraitements. La co-digestion des sargasses avec des déchets agro-industriels produits aux Antilles sera étudiée pour s'affranchir des principeux verrous liés à leur digestion : production saisonnière, présence d'inhibiteurs (sels) et de polluants (chlordécone, cadmium).

#### Le projet COASTAL, 2014-2020 (Gimžauskaitė et al., 2020)

Ce projet, financé par un programme Interreg du sud de la Baltique (fonds européens) a étudié la digestion des algues de la mer Baltique pour contrer les conséquences de l'eutrophisation. Des essais ont été menés à l'échelle pilote en Suède (Smyge). Le pilote était constitué de 2 réacteurs de digestion de 150 m³, d'un tampon, d'un filtre pour le biogaz et d'une chaudière. Le pilote a été opéré
pendant 1,5 ans (2016-2017). Différentes techniques de ramassage des algues ont été testées sur la plage ou en mer. Aucune ne permet de collecter des algues exemptes de sables. Des essais de tamisage ont été réalisés pour l'éliminer. La maille qui a permis d'obtenir les meilleurs résultats était celle de 20 mm. Un double tamisage a permis de réduire de 90% la quantité de sable présente. Les inconvénients avancés pour ce prétraitement sont les coûts d'autant plus élevés que le nombre de cycles de tamisage augmente et le fait qu'il ne permet pas d'éliminer la totalité du sable présent.

Concernant les essais de méthanisation à l'échelle pilote, les premières études avaient montré que la digestion des algues causait une instabilité de la biologie en raison de la présence d'hydrogène sulfuré ce qui nécessitait d'injecter du chlorure de fer. Pour s'affranchir de cette difficulté et améliorer les rendements de production, la nouvelle phase d'essais s'est intéressée à la co-digestion des algues avec différents déchets municipaux (résidus de tomates, tontes, fumier équin et résidus de betterave à sucre. Ces essais ont montré que la co-digestion des macroalgues permettait d'obtenir des performances de digestion satisfaisantes.

Ces projets montrent les difficultés liées à la digestion des macroalgues. Le ramassage des algues doit se faire de manière à réduire au maximum la présence de sable collecté. Aucun système ne donne toutefois complète satisfaction (Gimžauskaitė et al., 2020).

Des systèmes de tamisage ou de cuve agitée peuvent aussi être appliqués en prétraitement pour limiter l'introduction de sable dans le digesteur (Gimžauskaitė et al., 2020). Le lavage des algues marines à l'eau douce est une option pour réduire la quantité de sable et de sel entrant dans le digesteur mais cela ne permettra pas d'éliminer le sel présent à l'intérieur des cellules. De plus, cette étape de lavage induira un process complémentaire et des coûts d'investissement et de fonctionnement supplémentaires.

Concernant le stockage, les travaux réalisés dans le cadre du projet ANR SAVE permettront d'identifier les techniques les plus conservatives pour stocker les algues après les périodes d'échouage et lisser leur digestion dans le temps. La mono-digestion de macroalgues a conduit à des dysfonctionnements biologiques importants lors des essais menés par l'INRAE (INRAE Transfert Environnement, 2018) et ceux réalisés dans le cadre du projet Coastal (Gimžauskaitė et al., 2020).

Les sels et l'H₂S avaient été identifiés comme les principaux inhibiteurs. La réduction de l'effet inhibiteur des algues (sel, soufre) dans le digesteur peut se faire en premier lieu par la co-digestion qui permet de rétablir des conditions favorables à la biologie (ratio C/N, C/S, concentrations en sels et polluants) et assure une continuité des apports pendant les périodes de faible production algale.
# Volet 3 : Retours d'expériences terrain sur l'application de technologies de stockage et prétraitements

## 3.1 Méthodologie mise en œuvre

Le retour d'expérience des exploitants de dispositifs de prétraitement de la matière sont indispensables à la bonne compréhension des enjeux, notamment sur le développement de nouvelles technologies permettant de répondre aux attentes actuelles. De nouveaux intrants difficiles (résidus de culture, biodéchets, graisses, déchets d'abattoirs et de tannerie) sont aujourd'hui traités par le biais de la méthanisation et les systèmes de préparation de la matière ne semblent pas toujours adaptés. Les enquêtes terrain permettent de mettre en évidence ces manquements et ouvrent des voies à la recherche et au développement de nouveaux dispositifs mieux adaptés.

La méthodologie mise en place est la suivante :

* Entretien avec 20 exploitants d'unités de méthanisation agricole, territoriale et de STEP ayant un dispositif de prétraitement ;

* Entretien avec des constructeurs et fournisseurs d'équipements (entre 10 et 20) ;

* Synthèse des retours et croisement des informations reçues.

En ce qui concerne les exploitants d'unités en fonctionnement, les démarches suivantes ont été entreprises :

- Réalisation d'une liste d'unités agricoles, territoriales et de STEP avec systèmes de prétraitements variés ;

- Création d'un questionnaire d'enquête en ligne à destination des exploitants ;

- Diffusion ciblée du questionnaire dans un premier temps auprès de contact couplé à un entretien téléphonique de 30 min à 60 min ;

- Diffusion élargie du questionnaire via les réseaux d'exploitants.

En ce qui concerne les constructeurs et les fournisseurs, les démarches suivantes ont été réalisées :

- Entretien téléphonique ;

- Demande de contacts références afin de pouvoir contacter les utilisateurs de leurs technologies (conservateurs d'ensilage, broyeurs, préfosse...).
<table><caption>Tableau 17 : Données recueillies dans le cadre des enquêtes d'acteurs (Compilation RECORD 2022)</caption><thead><tr><th>Catégories de données recueillies</th><th>Précisions apportées</th></tr></thead><tbody><tr><td>Gisement de matière</td><td>Fumier mou ou pailleux, lisier, ensilage, pailles, menues-pailles, cannes de maïs, lactosérum, déchets d'agro-industries, biodéchets, boues de step...</td></tr><tr><td rowspan="4">Technologie de prétraitement</td><td>Broyeur/défibreur (en ligne, déporté, sec, humide)</td></tr><tr><td>Pré-fosse de mélange (cuve d'hydrolyse) de quel type (agitation, pompe hacheuse, aérobie, anaérobie)</td></tr><tr><td>Hygiénisateur</td></tr><tr><td>Extrudeur</td></tr><tr><td></td><td>Conservateur d'ensilage...</td></tr><tr><td>Matières prétraitées</td><td>Fumiers, pailles, déchets IAA, biodéchets....</td></tr><tr><td rowspan="7">Forces du système</td><td>Production de biogaz</td></tr><tr><td>Qualité du biogaz</td></tr><tr><td>Diminution temps de séjour</td></tr><tr><td>Moins de casse matériel</td></tr><tr><td>Moins de croûte</td></tr><tr><td>Moins de mousse</td></tr><tr><td>Moins de consommation électrique...</td></tr><tr><td rowspan="4">Faiblesses du système</td><td>Augmentation consommation électrique</td></tr><tr><td>Prix d'achat de l'équipement</td></tr><tr><td>Frais de maintenance</td></tr><tr><td>Augmentation du temps de travail...</td></tr><tr><td>Investissement</td><td>k€</td></tr><tr><td>Charges annuelles</td><td>k€/an</td></tr><tr><td>Niveau de satisfaction du système</td><td>Oui, plutôt oui, neutre, plutôt non, non</td></tr></tbody></table>
## 3.2 Retours d'enquêtes terrain

### 3.2.1 Déjections animales

* **Extraction d'azote**

La société Xergi rachetée par Nature Energy (Danemark) a développé le procédé NiX® d'Extraction à l'azote pour prétraiter les matières qui présentent des concentrations élevées en azote. Le procédé breveté prétraite thermo-chimiquement la matière (pH 10 avec apport de chaux, 160°C, 6 bars) pour réduire la teneur en azote de l'intrant et améliorer la dégradation de la matière. L'ammoniac strippé est converti en sulfate d'ammonium par lavage à l'acide sulfurique. La matière est ainsi hygiénisée et produirait 25% de biométhane supplémentaire par rapport à la matière non traitée (DANETV, 2010; Fink, 2019). Deux unités ont été installées, l'une au Danemark pour prétraiter la fraction solide de lisiers, l'autre en Irlande du Nord pour la méthanisation de fientes de volaille (40 000 t/an) en mono-digestion.

* **Pré-compostage**

Une unité de méthanisation en voie sèche discontinue (garage) traite du fumier, des résidus agricoles (menues paille, maïs ensilage, poussières de céréales) et déchets d'abattoir. Des essais ont été réalisés par l'exploitant pour évaluer l'intérêt du broyage (retourneur d'andain et broyeur à compost) en amont des digesteurs. L'absence de broyage avant l'incorporation induit 3 phénomènes contraignants :

- Pas de montée en chaleur donc consommation importante de chaleur pour monter à 37°C

- Démarrage de la réaction de méthanisation longue

- Moins de production de biogaz

Le retourneur d'andains demande une surface de prétraitement très importante pour pouvoir produire un andain suffisamment important. Le broyeur à compost permet de broyer plus finement la matière que le retourneur d'andains réduisant la durée nécessaire du pré-compostage à 1 semaine contre 2 semaines pour limiter les pertes de matières.

D'après l'exploitant, ces deux pratiques permettent une montée en température de la matière (> 40°C) avant introduction dans le méthaniseur, une augmentation de la production de biogaz et de la cinétique de production.

Suite à ces essais, l'exploitant recommande de réaliser un broyage pour les fumiers pailleux. L'investissement s'élève entre 75 et 150 k € (retourneur d'andain ou broyeur à compost).

### 3.2.2 Résidus agricoles et productions végétales

**Broyage et défibrage**

Différents dispositifs de broyage et de défibrage sont retrouvés sur les unités de méthanisation en fonctionnement en France et ailleurs en Europe. Ces équipements sont disposés en ligne dans la chaîne de traitement de l'unité ou de façon déportée. Les broyeurs et défibreurs sont de plus en plus généralisés chez certains constructeurs qui souhaitent s'affranchir des problématiques d'introduction et de traitement de la matière. Pour autant, bien que ces derniers présentent de multiples avantages, ils peuvent également devenir une source de contraintes ou de charges pour l'exploitant de l'installation.

* **Le broyeur à couteaux**

Parmi les retours d'expérience obtenus, le broyeur à couteaux de type PréMix proposé par la société Vogelsang est installé sur un nombre important d'unités, notamment du fait qu'il est proposé en équipement standardisé par plusieurs constructeurs d'unités de méthanisation agricole clés en mains. Le PréMix est retrouvé sur des installations traitant des matières complexes tels que des fumiers pailleux et des pailles mais également pour des matières ensilées telles que des Cultures Intermédiaires à Vocation Énergétique. L'intérêt de cet équipement pour des cultures ensilées
finement (brins < 30 mm de longueur) peut poser questions étant donné le caractère haché de la matière première. Il apparaît en effet qu'un nombre important d'installations incorporent des matières ensilées sans passer par un système de prétraitement additionnel, sans pour autant présenter un fonctionnement diminué de leur unité de digestion. Les PréMix disposent d'un piège à cailloux limitant fortement leur intégration dans les digesteurs. Le sable n'est cependant pas retenu par ce système.

<figure><img src="image_37.png" /><figcaption>Figure 32 : Photo de broyeur à couteaux avec récupérateur de cailloux (SOLAGRO, 2021)</figcaption></figure>

Pour un des exploitants contactés, le PréMix a été installé après deux années de fonctionnement, lui permettant de comparer un avant et un après et d'en tirer les bénéfices et les inconvénients.

Les principaux bénéfices de cet équipement avancés par les exploitants sont les suivants :

- Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion ;

- Diminution de la casse d'agitateurs ;

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ;

- Diminution de la quantité d'indésirables (cailloux, ferrailles, bouts de bois...) en digestion ;

- Augmentation de la cinétique de production de biométhane (il s'agit d'un ressenti qui n'est cependant jamais réellement mesuré) ;

- Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur, permettant de s'affranchir de contraintes mécaniques liées au gisement en aval dans la ligne de digestion.

Les principales limites de cet équipement avancées par les exploitants sont les suivantes :

- Coût d'investissement : entre 70k€ et 110 k€ en moyenne ;

- Charges de maintenance et remplacement des couteaux : 5k€/an en moyenne ;

- Charges liées à la consommation électrique : 2k€/an en moyenne pour un modèle 30 kW fonctionnant 3h/jour.

## Le broyeur à marteaux

Le broyeur à marteaux est principalement retrouvé sur des unités traitant des matières très complexes (fumiers pailleux, pailles de céréales, cannes de maïs, racines d'endives, radicelles de betteraves, potirons entiers...). Il est réputé plus efficace que le broyeur à couteaux pour le prétraitement de matières fibreuses et sèches. Les broyeurs à marteaux sont généralement proposés avec des puissances plus élevées que les broyeurs à couteaux, avec des modèles standards de 75 kWe et de
90 kWe pour le prétraitement de matière organique avant méthanisation. Les exploitants contactés possèdent tous des broyeurs Bio-Grinder de la société BHS. Ces dispositifs sont installés sur des unités en voie liquide et solide continue.

<figure><img src="image_38.png" /><figcaption>Figure 33 : Photo de broyeur à marteaux BHS (SOLAGRO, 2021)</figcaption></figure>

Les principaux bénéfices du broyeur à marteaux avancés par les exploitants sont les suivants :

- Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion ;

- Diminution de la casse d'agitateurs ;

- Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées ;

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ;

- Bonne acceptation des cailloux qui sont également broyés ;

- Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur, permettant de s'affranchir de contraintes mécaniques liées au gisement en aval dans la ligne de digestion.

Les principales limites de cet équipement avancées par les exploitants sont les suivantes :

- Coût d'investissement : 100 k€ minimum ;

- Charges de maintenance et remplacement des marteaux et du rotor : 8-10k€/an en moyenne. Un marteau a un coût moyen de 175 €/unité.

- Charges liées à la consommation électrique : 15k€/an en moyenne pour un modèle 75 kW fonctionnant 8h/jour.

## Le broyeur à chaînes

Le broyeur à chaînes est robuste et fiable. Il est installé pour le broyage de matières fibreuses. Une unité de méthanisation a été contactée pour recueillir leur retour d'expérience sur l'utilisation d'un broyeur à chaîne TQZ 1200 de Verde Energy (8 à 10 t/h). Ce broyeur est utilisé pour le prétraitement de fumier bovin pailleux, CIVE, ensilage d'herbe et déchets de pomme. Les cailloux présents dans les intrants sont désagrégés lors de leur passage dans le broyeur. La matière broyée est introduite dans
une pré fosse de mélange (lisier ou digestat) avant pompage vers le digesteur en voie liquide mésophile. Cette pré-fosse permet de retenir la ferraille et des petits cailloux avant l'introduction de la matière dans le digesteur. Le broyeur est installé depuis 2,5 ans ce qui permet d'estimer les coûts de fonctionnement. Les coûts de maintenance sont estimés à 1 500 €an pour le changement de la paire de chaînes (150 € la paire à changer tous les 2 mois) et le remplacement de la toile de renfort en acier (1 200 € tous les 2 ans), ceci pour un temps de fonctionnement de l'ordre de 3h/jour. Le coût d'investissement est de l'ordre de 98 000 € (donnée Verde Energy). Le broyeur donne satisfaction à l'exploitant. Il permet de protéger les pompes et prévient les bouchages du pendillard qui est utilisé pour épandre le digestat brut. Aucun problème de croûtage ou de flottation de matière n'est constaté dans le digesteur.

<figure><img src="image_39.png" /><figcaption>Figure 34 : Photo de broyeur à chaînes TQZ (THM recycling solutions, 2021)</figcaption></figure>

* Le broyeur forestier déporté

Le broyeur forestier est une solution privilégiée par certains exploitants qui ne souhaitent pas avoir de dispositif de broyeur en ligne, pouvant pénaliser le fonctionnement de l'installation en cas de panne. Le broyeur forestier est un système mobile déporté utilisé principalement dans le cadre du broyage de déchets verts. Il est adapté sur certaines unités de méthanisation pour le broyage de fumier et de résidus de culture. Il est réputé particulièrement robuste mais n'est pas adapté pour les fumiers mous. Les modèles retrouvés lors des entretiens sont de la marque Hantsch et Menart. Ils sont retrouvés principalement en version diesel mais existent également en version électrique ou raccordés derrière à un tracteur.

<figure><img src="image_40.png" /><figcaption>Figure 35 : Photo de broyeur à déchets verts Hantsch Willibald Mini-Shark (SOLAGRO, 2021)</figcaption></figure>
Les principaux bénéfices du broyeur forestier avancés par les exploitants sont les suivants :

- Peu d'entretien quotidien ;

- Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées ;

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ;

- Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur déporté, permettant de s'affranchir en partie de contraintes mécaniques liées au gisement sur la ligne de digestion.

Les principales limites de cet équipement avancées par les exploitants sont les suivantes :

- Coût d'investissement : 100 à 150 k€ minimum neuf selon les modèles ;

- Charges de maintenance : 1€20/tonne traitée selon le constructeur ;

- Entretien pluriannuel coûteux : remplacement et réglage des couteaux et mise à l'arrêt du broyeur pendant plusieurs jours.

## Le GasMix

L'université Aarhus au Danemark a évalué l'impact du GasMix sur plusieurs unités de méthanisation. Les résultats de cette étude ont été présentés par Landia en 2015 au workshop annuel organisé par l'IBBA (Inter Baltic Biogas Arena).

Le suivi d'une unité agricole (lisier bovin, porcin, fumier en ensilage de maïs) a montré que la viscosité du digestat non équipé du Gasmix était supérieure de 46% à celui équipé (Thorkild, 2015).

Une seconde unité agricole (lisier, litière, glycérol, déchets agricoles variés) a fait l'objet d'un suivi. La production de méthane était supérieure de 11% pour le digesteur équipé d'un GasMix tout en améliorant le mélange de la partie haute du digesteur (couche flottante). L'effet positif du GasMix était plus marqué pour le prétraitement des matières lignocellulosiques avec une réduction de la taille des particules et de la cristallinité de la cellulose (Thorkild, 2015).

La société néerlandaise Host commercialise un procédé de recirculation du digestat avec broyeur intégré (HoSt Ruminator System) pour empêcher la formation de croûte en surface et améliorer la digestion. Une unité agricole est ainsi équipée en Ille-et-Vilaine.

## Cavitation

La dernière unité française de cavitation BioBANG® a été installée en mars 2021 sur l'unité de méthanisation Reims Biométhane (Figure 36). Cette unité de 700 Nm³/h est équipée de deux digesteurs primaires et d'un post-digesteur. Les intrants comprennent des oignons, betteraves, paille et ensilage de maïs à raison de 50 t/j. Le BioBANG® de 2 m³/h fonctionne en continu en recirculation sur l'un des deux digesteurs primaires (Biobang, 2021).
<figure><img src="image_41.png" /><figcaption>Figure 36 : Photo du système Biobang® installé sur l'une unité de méthanisation Reims Biométhane (Biobang, 2021).</figcaption></figure>

Les bénéfices visés sont une réduction de la viscosité du digestat permettant d'optimiser les consommations énergétiques liées à l'agitation et au pompage (Biobang, 2021). Des augmentations de production de biogaz sont aussi attendues en raison de l'amélioration de l'accessibilité de la matière et de l'augmentation possible du taux de MS de la ration (Biobang, 2021).

* Les produits de conservation

Trois sociétés (Lallemand, Schaumann et Roullier) proposant des conservateurs d'ensilage et des produits de conservation de matières végétales (acides) ont été contacté dans le cadre de cette étude. Les produits proposés sont des inoculants (bactéries lactiques homo et hétérofermentaires) et des conservateurs chimiques (produits acides tamponnés à l'ammoniac ou à l'eau). Ce marché est très développé en Allemagne en 2021 mais encore très récent en France. Environ 80% des éleveurs produisant de l'ensilage en Allemagne ont recours à des inoculants, alors qu'en France ils ne représentent que 20% d'entre eux. Concernant les ensilages à destination de la méthanisation, la grande majorité des unités allemandes ajoutent des inoculants quand en France ils sont cinquantaine à le faire en 2021.

L'utilisation de produits de conservation s'expliquent par trois grandes problématiques rencontrées par les exploitants :

- Une perte moyenne d'origine fermentaire constatée en ensilage de l'ordre de 10 à 15% de matière sèche en tonnage sur un silo. Cette perte peut être supérieure dans le cas d'écoulement de jus d'ensilage ;

- Une contamination possible des matières par des levures et des champignons ;

- Une montée en température du front d'attaque induisant une diminution du potentiel méthanogène.

Les bénéfices annoncés par ces trois sociétés sont les suivants :

- Une perte de matière sèche en tonnage réduite de 5 à 10%;

- Une production d'acide acétique, accélérant l'étape d'acétogénèse en digestion. Cet acide augmente également la stabilité aérobie et diminue les pertes du pouvoir méthanogène sur le front d'attaque (maintien le front d'attaque à une température inférieure à 20 °C) ;

- Une production de propylène glycol avec une disponibilité énergétique importante ;

- Un effet concurrentiel des inoculants avec des souches produisant des molécules inhibitrices.
Le coût moyen des inoculants est de 1,5 €/t matière brute traitée (entre 1,2 et 2 €/tonne selon les fournisseurs). Le rapport investissement sur gain annoncé par les producteurs d'inoculants est de 1 pour 5.

Le coût moyen des acides est de 4 €/tonne de matière brute traitée. Bien que leur prix soit plus élevé, ils sont les seuls adaptés pour la conservation de produits très secs (menues-pailles, poussières de céréales...) pour lesquels la conservation par ensilage est impossible. Il est donc conseiller d'opter pour des inoculants pour des matières solides avec un taux de matière sèche inférieur à 45% et pouvant être ensilé (taux de sucre disponible suffisant), et de privilégier les conservateurs acides (ou basiques) pour les intrants solides très secs ne pouvant pas être ensilés.

La couverture des silos avec une bâche est conseillée par les fournisseurs de conservateurs d'ensilage. L'absence de couverture ou l'ajout d'un couvert végétal induiraient selon eux des pertes non négligeables jusqu'à un mètre de profondeur en partie supérieure du silo.

### 3.2.3 Boues de stations d'épuration

* **Elimination des filasses**

Les sites sont, pour partie, équipés de broyeurs ou de tamis fin pour l'élimination des filasses des boues, problématiques pour la filière de traitement. Le tamis à boues sous pression (Strainpress®) de la société Huber Technology donne généralement satisfaction auprès des exploitants malgré des coûts d'investissement et de fonctionnement élevés. Il pourrait toutefois diminuer la déshydratabilité des boues (Falipou et al., 2020).

* **Amélioration de la biodégradabilité des boues et de la déshydratabilité des digestats**

Des prétraitements sont installés sur les boues en amont du process de méthanisation pour un peu plus de 10% des unités de méthanisation de STEP en France (Falipou et al., 2020). Ces traitements sont de type :

- Hydrolyse thermique à haute température : 7 STEP équipées et 1 unité en cours d'installation,

- Sonication (ultrasons) : 4 unités équipées. Le système Biopush de Weber Entec sera prochainement installé sur la station d'épuration de Mont-de-Marsan, une première en France pour la société allemande.

- Electrocinétique : 1 unité équipée. Il s'agit de la première référence en France installée sur la station d'épuration de Reventin Vaugris (125 000 EH). Le prétraitement doit être démarré à l'été 2021 avec comme objectif d'améliorer la déshydratabilité du digestat.

Les performances directement imputables aux prétraitements sont difficilement mesurables lorsqu'ils sont installés simultanément avec le process de méthanisation au cours d'une phase de réhabilitation de la station. Une station s'est équipée d'un traitement hydrolyse thermique/méthanisation pour le traitement des boues secondaires centrifugées. Cet investissement donne pleinement satisfaction et a permis de réduire le tonnage de boues produites d'un facteur 3 facilitant réduisant les coûts liés à l'évacuation des boues. L'hydrolyse thermique peut aussi être installée entre deux étages de digestion. C'est le cas d'une station d'épuration de 550 000 EH, en France, équipée de quatre hydrolyseurs thermiques. Le fournisseur annonce une augmentation de la production de gaz de 25% ainsi qu'une réduction du volume de boues à déshydrater. L'investissement pour les quatre hydrolyseurs s'est élevé à 3,4 M€. Les consommations d'énergie sont sous forme de vapeur (8500 t/an) et d'électricité pour le malaxeur/ mélangeur de l'hydrolyse Thermique (15 kWh), la pompe à eau de l'hydrolyseur (4 kW) et la pompe à boues hydrolysées (7,5 kWh). Ces équipements donnent satisfaction malgré des coûts de fonctionnement élevés liés à la maintenance des équipements sous haute pression et au curage annuel des hydrolyseurs.
Certaines stations ont, au contraire, fait le choix de ne plus utiliser leur prétraitement :

- Une unité de sonolyse a été arrêtée après 4 à 5 ans de fonctionnement. Les ultrasons étaient utilisés pour traiter 30% du flux de boues secondaires après le tambour d'égouttage. Le prétraitement de la sonolyse (broyeur et pompe) posait des problèmes de maintenance en raison de la présence de filasses. Les bénéfices liés aux ultrasons n'étaient pas clairement établis ce qui a conduit à les arrêter.

- Un traitement par hydrolyse thermique a aussi été arrêté après quelques mois d'essais en 2017. Les hydrolyseurs traitaient une partie du digestat recirculé sur les méthaniseurs de boues primaires et secondaires (après pré-déshydratation par centrifugation). Lors de la période d'essais, plusieurs difficultés ont été rencontrées et notamment des défauts de fonctionnement des hydrolyseurs et l'augmentation de la concentration en azote dans les retours en tête conduisant à l'augmentation des concentrations en sortie de station d'épuration. Le rejet des eaux traitées de cette station se fait en milieu sensible avec des exigences strictes sur les paramètres azote ce qui ne permet pas d'accepter ce flux d'azote supplémentaire.

### 3.2.4 Graisses

Le prétraitement des graisses par saponification est proposé par la société SAPOVAL (81000 Albi) pour faciliter leur digestion anaérobie. Il permet la solubilisation et la stabilisation des matières prétraitées pour limiter les problématiques physiques (colmatage, encrassement, croûtage) et biologiques (inhibition, moussage, capacité de digestion) liées aux graisses. Un brevet a été déposé. Ce prétraitement se fait dans une cuve agitée, non chauffée, avec addition d'une base de type soude, potasse ou lait de chaux. Le pH visé est de 8,5 à 9,5. Il peut être mis en œuvre sur les graisses de la station d'épuration et toutes graisses issues des eaux usées (bacs à graisses, flottation des restaurateurs). Les coûts d'investissement sont de l'ordre de 50 à 150 €/t pour un coût de fonctionnement de 5 à 15 €/t selon le type de graisses traitées. L'équipement serait rentabilisé entre 1 et 4 ans grâce aux gains opérationnels et à la fiabilisation du process de digestion. Plusieurs équipements sont en exploitation ou seront démarrés en 2021 pour le prétraitement de graisses avant méthanisation en France (STEU de Vichy, Limoges) et en Belgique (SAPOVAL, 2021).

### 3.2.5 Biodéchets

Des fournisseurs proposent des solutions techniques pour stocker les biodéchets et préserver le potentiel méthanogène tout en limitant les nuisances liées aux odeurs, insectes et nuisibles.

Des techniques de déshydratation des biodéchets sont commercialisées par GEB Solutions (89 300 Joigny). Cette déshydratation permet de conserver la matière mais présente certains inconvénients et notamment une consommation d'énergie élevée. De plus, une réhydratation ou un mélange de la poudre de biodéchets à un co-substrat sera nécessaire pour permettre sa digestion.

* **Stockage :** Bio Tank® (Hindelang, 2021)

La société Bio Tank (47 800 Pont du Casse) commercialise des contenants étanches pour stocker les biodéchets en absence d'oxygène. Le processus d'hydrolyse démarre dans ces contenants, le CO2 produit chasse l'oxygène présent permettant de conserver la matière acidifiée. L'étanchéité permet également de supprimer les nuisances telles que les odeurs et la présence de nuisibles. Ce mode de stockage a été évalué par un laboratoire spécialisé, une conservation de 99% du potentiel méthanogène a pu être obtenue sur une durée de stockage d'un mois. Une production d'hydrogène et d'hydrogène sulfuré a été mesurée pendant ce stockage. Les évents sont traités par adsorption au charbon actif avant émission à l'atmosphère. Deux configurations sont disponibles selon que les biodéchets sont bruts ou emballés. En présence d'emballages, ceux-ci sont éventrés puis l'ensemble est compacté pour le stockage. Un déconditionnement sera nécessaire avant la digestion anaérobie sur le site de méthanisation. Pour les biodéchets non emballés, un broyeur à peigne d'une maille de 10 mm est intégré au Bio Tank.
La première unité de 12 m³ sera installée en septembre 2021 pour une chaîne d'hypermarché. Bio Tank développe de plus petites unités de 0,5 à 2 m³ pour proposer une gamme de points d'apports volontaires de biodéchets. Les Bio Tank de 12, 15 et 20 m3 seront mis à disposition sur le site producteur de biodéchets. Un tarif de 100 à 200 €/t sera facturé pour la location du matériel et l'élimination du biodéchet selon la région et l'exutoire (méthaniseur équipé ou non d'un déconditionneur). Les plus petites unités (< 10 m³) seront vendues, le tarif n'est pas arrêté au 15/06/21.

## Prétraitement et préparation de la ration

Un tri peut être nécessaire en premier lieu pour vérifier la qualité de la matière et éliminer les indésirables résultant d'erreurs de tri. La présence d'emballages nécessite une étape de déconditionnement des biodéchets pour séparer les emballages des matières biodégradables. Cette étape est soit réalisée par le producteur de déchets soit par l'unité de méthanisation. Les procédés classiques de déconditionnement broient la matière en entrée avant séparation des emballages. Des systèmes innovants existent afin de perforer les emballages et d'en extraire les matières organiques valorisables. Selon une étude récente (Les solutions de déconditionnement des biodéchets emballés et leurs performances, ADEME 2021), 43 installations de déconditionnements sont installées en France.

Réglementairement, les biodéchets doivent être broyés à une taille maximale de 12 mm avant d'être hygiénisés.

Des cuves d'hydrolyse sont installées sur quelques unités pour le prétraitement des matières fortement fermentescibles afin de diminuer le risque d'acidose dans le digesteur. La société Naskeo (92240 Malakoff) a installé 3 cuves d'hydrolyse sur les résidus agro-industriels et déchets carnés. La cuve est agitée et chauffée à 45-55°C et dimensionnée pour un temps de séjour de quelques jours (Fougerit, 2021). Un industriel spécialisé dans la collecte et la méthanisation de biodéchets agro-industriels a été contacté au cours de l'enquête. Les 5 sites en service sont équipés d'une cuve d'hydrolyse biologique en amont du digesteur anaérobie. L'hydrolyse se fait en continue après l'étape d'hygiénisation. La cuve est agitée et la température maintenue à 45 ou 55°C. Le pH n'est pas contrôlé, il s'établit naturellement autour de 4,5. Les gaz produits au cours de cette hydrolyse sont évacués par un évent soit à l'atmosphère soit vers le ciel gazeux du digesteur. L'efficacité de ce traitement n'a pas été mesurée mais permettrait, selon l'industriel, d'améliorer la production de biogaz de 10 à 15% grâce à l'amélioration des cinétiques de dégradation qui permet d'augmenter la quantité de matières traitées.

## 3.2.6 Algues

Peu de retours d'expériences sont reportés sur la méthanisation des algues. L'usine de Solrød au Danemark méthanise des macroalgues d'échouage en co-digestion (Gimžauskaitė et al., 2020). En juin 2020, cette unité était la seule référence connue à méthaniser ce type d'intrants.
L'unité de Solrød, mise en service en 2015, a une capacité de 226 000 tonnes/an avec une valorisation du biogaz par cogénération. Le coût d'investissement s'est élevé à 11,6 millions d'euros. Les algues sont co-digérées, dans un méthaniseur infiniment mélangé, avec des résidus organiques (pectine, acide lactique, bouillie de levure) et du fumier (Figure 37). Elles ne représentent que 7 000 tonnes/an soit moins de 4% du tonnage de matières entrantes traitées.
<figure><img src="image_42.png" /><figcaption>Figure 37. Schéma de principe de l'unité de méthanisation de Solrød au Danemark (IEA Bioenergy, 2015)</figcaption></figure>

Le ramassage des algues pour les méthaniser a permis de résoudre les problèmes liés à la présence des algues sur la plage (odeurs, impact paysager) et dans l'eau en réduisant les concentrations de nutriments (N et P) et par conséquent les problèmes d'eutrophisation. L'unité de Solrød reçoit deux types d'algues, une algue verte (Zostera marina) et une algue brune (Pilayella littoralis, Ectocarpus sp). La concentration en cadmium est limitée à 0,8 mg/kg MS algale. Si cette limite est dépassée, principalement en hiver, le lot d'algues est rejeté en mer. Le développement d'outils adaptés au ramassage des algues était toujours à l'étude en 2020.

Les algues subissent des prétraitements sur le site de méthanisation avant digestion. Elles sont, en premier lieu, introduites dans une cuve fortement agitée pour séparer les algues des sables. Les algues sont ensuite hachées finement dans un macérateur puis mélangées aux autres matières premières.
## 3.3 Synthèse des entretiens d'acteurs

<table><caption>Tableau 18 : Synthèse des retours d'expérience sur les dispositifs de prétraitements suite aux entretiens d'acteurs (Compilation RECORD 2022)</caption><thead><tr><th>Catégorie d'intrants</th><th>Nombre de retours</th><th>Interlocuteur</th><th>Typologie d'installation</th><th>Technologie de méthanisation</th><th>Prétraitement</th><th>Conditions opératoires</th><th>Coûts d'investissements</th><th>Charges de fonctionnement</th><th>Maturité</th><th>Bénéfices</th><th>Limites</th><th>Gains de production</th><th>Autres impacts</th><th>Satisfaction exploitant</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Biodéchets</td><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Territoriale</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Ligne de déconditionnement</td><td></td><td>600 k€</td><td>100 k€</td><td>Industrielle</td><td>Extraction des emballages des biodéchets et production d'une soupe "pompable" qui peut ensuite être incorporée en méthanisation</td><td></td><td></td><td></td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole collective</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Broyeur et hygiénisation</td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>Industrielle</td><td></td><td>Non clairement établi</td><td></td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td rowspan="4">Boues de STEU</td><td>1</td><td>Exploitant</td><td>STEU</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Ultrasons</td><td>Prétraitement de 20% du flux de boues secondaires épaissies</td><td></td><td></td><td>Industrielle</td><td></td><td>Non clairement établi</td><td></td><td>Plutôt non du fait que le bénéfice n'est pas clairement établi</td></tr><tr><td>3</td><td>Exploitant</td><td>STEU</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Hydrolyse thermique</td><td>Hydrolyse positionnée sur la totalité du flux entre le premier et deuxième étage de digestion</td><td>3 447 k€ (4 hydrolyseurs )<br>STEU de 555 333 EH</td><td>8 500T vapeur d'eau consommées/an Malaxeur/ Mélangeur Dynamique Hydrolyse Thermique Exelys : 15 kWh Pompe Eau industrielle Exelys : 4 kWh Pompe Boues Hydrolysées Exelys : 7,5 kWh</td><td>Industrielle</td><td></td><td>Concentration des contaminants dans les digestats pouvant impacter leur épandage Coûts de fonctionnement (équipement sous pression)</td><td>+25% de production de gaz</td><td>Réduction du volume de digestat à déshydrater</td><td>Plutôt satisfait</td></tr><tr><td>3</td><td>Exploitant</td><td>STEU</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Hydrolyse thermique</td><td>Prétraitement des boues secondaires centrifugées</td><td></td><td></td><td>Industrielle</td><td></td><td>Oui mais non évalué</td><td></td><td>Boues fluides facilement transportables et ne nécessitant qu'une agitation à pale centrale pour le méthaniseur</td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Territoriale</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Ligne mélangeuse/ext rudeur/pré-fosse</td><td>Extrudeur Lehmann</td><td>350 k€</td><td>50 k€</td><td>Industrielle</td><td>Augmentation du taux de déchets solides fibreux en digestion</td><td>Oui mais non évalué</td><td></td><td></td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td rowspan="2">Matrices lignocelluloïsiques agricoles</td><td>5</td><td>Exploitant</td><td>Agricole individuel</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Broyeur à couteaux de type PréMix</td><td>En ligne avec recirculation de digestat</td><td>90 k€</td><td>5 k€/an de pièces et 3 k€/an d'électricité</td><td>Industrielle</td><td>Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion ; Diminution de la casse d'agitateurs ; Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ; Diminution de la quantité d'indésirables (cailloux, ferrailles, bouts de bois...) en digestion ; Augmentation de la cinétique de production de biométhane (il s'agit</td><td>Coût d'investissement élevé ; Charges de maintenance et remplacement des couteaux importantes ; Consommation électrique élevée ;</td><td>Oui mais non évalué</td><td></td><td></td><td>Oui tout à fait</td></tr></tbody></table>
<table><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole individuel</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Broyeur à chaîne Verde Energy (TQZ 1200)</td><td>Broyage fumier bovin pailleux, CIVE, ensilage d'herbe, déchets de pomme</td><td>98 k€ pour 8 à 10 tonnes/h</td><td>150 € / 2 mois (changement de la paire de chaîne) + 1200 € / 2 ans pour le changement de la toile de renfort en acier</td><td>Industrielle</td><td>Broyeur fiable et robuste</td><td>Prix d'investissement Une préfosse est installée en aval du broyeur, elle permet de récupérer les petits cailloux</td><td>Oui mais non évalué</td><td>oui plutôt content</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole individuel</td><td>Voie piston thermophile</td><td>Broyeur à marteaux BHS</td><td>En ligne</td><td>100 k€</td><td>Charges de maintenance et remplacement des marteaux et du rotor : 8k€/an.</td><td>Industrielle</td><td>Diminution des pannes d'agitation ; Bonne acceptation des cailloux qui sont également broyés ; Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur, permettant de s'affranchir de contraintes mécaniques liées au gisement en aval dans la ligne de digestion.</td><td>Coût d'investissement et charges d'exploitation importantes.</td><td>Oui mais non évalué</td><td>Plutôt satisfait</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole individuel</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Broyeur à marteaux BHS</td><td>En ligne</td><td>100 k€</td><td>Charges de maintenance et remplacement des marteaux et du rotor : 10k€/an en moyenne. Un marteau a un coût moyen de 175 €/unité. Charges liées à la consommation électrique : 15k€/an en moyenne pour un modèle 75 kW fonctionnant 8h/jour.</td><td>Industrielle</td><td>Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion ; Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ; Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur, permettant de s'affranchir de contraintes mécaniques liées au gisement en aval dans la ligne de digestion.</td><td>Coût d'investissement et charges d'exploitation importantes.</td><td>Oui mais non évalué</td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Territoriale</td><td>Voie liquide infiniment mélangée mésophile</td><td>Broyeur à marteaux BHS</td><td>En ligne</td><td>100 k€</td><td></td><td>Industrielle</td><td>Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion ; Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées ; Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ;</td><td>Charges de maintenance élevées et consommation électrique importante.</td><td>Oui mais non évalué</td><td>Oui tout à fait</td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole collectif</td><td>Voie piston thermophile</td><td>Broyeur forestier déporté</td><td>Déporté</td><td>100 k€</td><td>1€20/tonne traitée en maintenance de routine. Entretien pluriannuel coûteux : remplacement et réglage des couteaux et mise à l'arrêt du broyeur pendant plusieurs jours.</td><td>Industrielle</td><td>Peu d'entretien quotidien ; Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées ; Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion, et ainsi de pertes de revenus liées à d'éventuelles interventions ; Concentration des problèmes techniques en un seul point de l'installation au niveau du broyeur déporté, permettant de s'affranchir</td><td>Investissement.</td><td>Oui mais non évalué</td><td>Oui tout à fait</td></tr></table>
<table><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td></td><td>en partie de contraintes mécaniques liées au gisement sur la ligne de digestion.</td><td></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>1</td><td>Exploitant</td><td>Agricole individuel</td><td>Voie piston thermophile</td><td>Broyeur forestier déporté</td><td>Déporté</td><td>150 k€</td><td></td><td>Industrielle</td><td>Peu d'entretien quotidien.</td><td>Entretien général tous les deux ans coûteux avec mise à l'arrêt de l'équipement pendant 1 semaine.</td><td>Oui mais non évalué</td><td>Plutôt satisfait</td></tr><tr><td>3</td><td>Commercial</td><td>Agricoles individuel et collectif</td><td>Toutes</td><td>Conservateurs d'ensilage</td><td>Ajout du produit à la récolte (dispositif sur ensileuse)</td><td>1,5 €/tonne de matière brute traitée</td><td>Aucune</td><td>Industrielle</td><td>Une perte de matière sèche en tonnage réduite de 5 à 10%; Une production d'acide acétique, accélérant l'étape d'acétogénèse en digestion. Cet acide augmente également la stabilité aérobie et diminue les pertes du pouvoir méthanogène sur le front d'attaque (maintien le front d'attaque à une température inférieure à 20 °C); Une production de propylène glycol avec une disponibilité énergétique importante; Un effet concurrentiel des inoculants avec des souches produisant des molécules inhibitrices.</td><td>Coût d'investissement; Taux de matière sèche de la matière < 45% pour pouvoir utiliser des inoculants.</td><td>+5 à +10%</td><td>Plutôt satisfait</td></tr></table>
# Volet 4 : Perspectives R&D, Fiches par technologies, fiches par intrants

## 4.1. Perspectives R&D sur les prétraitements en méthanisation

Cette étude RECORD a permis de mettre en évidence les avancées scientifiques aux échelles laboratoire et industrielle dans le domaine des prétraitements appliqués à la filière méthanisation.
Que ce soit à un niveau général ou selon les substrats, des pistes de développement ont été identifiées afin d'améliorer le déploiement et l'utilisation des technologies de prétraitements à l'échelle industrielle.

Ces perspectives de R&D portent notamment sur le développement de projets sur l'analyse des impacts que peuvent avoir les prétraitements sur d'autres paramètres que l'amélioration de la production d'énergie ou la cinétique de dégradation : la rhéologie du milieu, les communautés microbiennes, la qualité des digestats et l'environnement, l'approche multi-critères.

Huit propositions ont pu être établies :

### Disposer de données de référence sur les coûts

Aujourd'hui, aucune base de données exhaustive<fnref n="4" /> ne référence les coûts d'investissement et de fonctionnement (dont les consommations énergétiques) des différents prétraitements à l'échelle industrielle. Il pourrait être intéressant, à l'avenir de réaliser une étude dédiée spécifiquement à ce volet économique.

### Mettre en œuvre des projets à l'échelle industrielle

D'une manière générale, il est nécessaire que ces technologies de prétraitements puissent être testées sur des unités de méthanisation semi-industrielles voir industrielles afin d'en tirer des informations sur leur exploitation, mise en pratique et leur consommation énergétique (CAPEX et surtout OPEX).

### Identifier les verrous limitant le développement des prétraitements sur les biomasses atypiques

En ce qui concerne les biomasses atypiques (matrices lignocellulosiques, algues, plastiques biodégradables...), il y a un manque de recul sur les technologies de prétraitement à appliquer et leur transfert à l'échelle industrielle. Certaines technologies ayant démontré des intérêts à l'échelle laboratoire n'ont pas été transférées à l'échelle industrielle et il est important de comprendre les verrous techniques ou opérationnels limitant ces montées en échelle. L'explosion à la vapeur, déjà appliquée sur les boues d'épuration, a montré des résultats prometteurs pour le traitement des matrices lignocellulosiques mais sa mise en œuvre industrielle est plus complexe. Des industriels travaillent au développement de cette technologie. Certains prétraitements utilisés à l'échelle industrielle tels que les prétraitements biologiques (enzymes/micro-organismes) ne disposent pas de suffisamment de données sur leur intérêt économique global au regard des bénéfices potentiels.

### Analyser les prétraitements sous le prisme de l'amélioration de la rhéologie/viscosité pour la diminution de la consommation énergétique

Les technologies de prétraitement peuvent modifier la rhéologie/viscosité des mélanges de biomasse, réduisant l'énergie relative au pompage et au mélange des cuves de méthanisation. Les technologies de prétraitement peuvent également contribuer à la réduction des croûtes et des dépôts de surface améliorant les transferts dans le méthaniseur. Plusieurs technologies de prétraitement telles que les traitements mécaniques, thermiques et enzymatiques ont montré leurs intérêts pour améliorer la rhéologie proprement dite. Par exemple, une cavitation hydrodynamique a démontré son intérêt pour

<footnote n="4">⁴ A noter l'existence d'une base de données sur les prétraitements mécaniques (CAPEX, OPEX), réalisée par Bio-VALO, CSF novembre 2021 et d'un « mémoire technique – Solutions de pré-traitement biologique en méthanisation », CSF, Juillet 2021: https://systemesenergetiques.org/travaux-de-recensement-des-solutions-de-pretraitements-des-matieres-pour-la-methanisation/</footnote>
réduire l'énergie pour le mélange, le chauffage et le pompage (Garuti et al., 2017). De même, les prétraitements enzymatiques ont aussi montré leur intérêt pour abaisser la viscosité des mélanges de méthanisation (Brémond et al., 2018). En parallèle, il a également été démontré que certaines technologies de prétraitements peuvent contribuer à l'amélioration de la déshydratation du digestat à la suite du processus de digestion anaérobie notamment sur les digestats issus de la méthanisation des boues de STEP et les biodéchets (Zhang et al., 2018b).

## Analyser les impacts des prétraitements sur les communautés microbiennes

Une meilleure compréhension de l'impact des technologies de prétraitements sur les communautés microbiennes présentes dans les méthaniseurs. En effet, certaines technologies de prétraitement pourraient avoir un impact sur les communautés microbiennes et donc par conséquent sur les performances des méthaniseurs.

## Analyser les impacts des prétraitements sur les digestats

Une meilleure compréhension de l'impact des technologies de prétraitements sur la qualité agronomique des digestats et leur pouvoir de fertilisation et d'amendement organique. Les technologies de prétraitement peuvent pour certaines affecter la teneur en éléments nutritifs et la stabilité de la matière organique du digestat (Sole-Bundo et al., 2017). À l'heure actuelle, peu d'études de recherche ont étudié l'impact des technologies de prétraitements sur ces paramètres (Sole-Bundo et al., 2017).

## Analyser les impacts des prétraitements sur les sols, les eaux

L'impact des prétraitements sur les paramètres sanitaires. Les technologies de prétraitements peuvent avoir une incidence positive ou négative sur les propriétés sanitaires des digestats. En effet, le prétraitement thermochimique peut contribuer à augmenter la quantité de potentiels inhibiteurs du sol directement (par addition chimique, Na, S, Fe) ou indirectement par la formation de sous-produits (tels que les furanes et les polyphénols) qui pourraient causer des effets néfastes sur le sol (Leven et al., 2006; Yan et al., 2015). Le prétraitement peut également affecter la teneur en agent pathogène, antibiotique et réduire la quantité de contaminants organiques (Leven et al., 2006; Sole-Bundo et al., 2017; Yan et al., 2015; Yang et al., 2017). Il sera aussi important d'élargir dans le futur l'étude de l'impact possible de certaines technologies de prétraitements sur les écosystèmes terrestres (vers de terre, bactérie, champignons...) et aquatiques (microalgues, daphnies, lentilles d'eau...) lors du retour au sol du digestat. Dans le cas des flux de biodéchets et/ou plastiques biodégradables, une attention toute particulière devra être portée sur le devenir des additifs et des microplastiques (Batori et al., 2018; Chen et al., 2021).

## Mesurer les impacts des prétraitements à partir d'ACV

Une meilleure compréhension du bénéfice environnemental de ces technologies de prétraitements en réalisant notamment des analyses du cycle de vie (ACV) de la filière méthanisation avec et sans la brique de prétraitements. À l'heure actuelle, peu de projet ont étudié l'impact environnemental des technologies de prétraitements (Carballa et al., 2011; Franchetti, 2013; Li et al., 2017). Par exemple différentes technologies de prétraitements appliquées à deux types de déchets (déchets de cuisine et boues d'épuration) ont démontré leur intérêt environnemental évalué à l'aide d'une méthodologie d'analyse du cycle de vie (ACV) (Carballa et al., 2011; Franchetti et al., 2013; Li et al., 2017).

Pour conclure, le bénéfice d'un prétraitement ne peut se juger uniquement au gain de potentiel méthanogène ou à l'amélioration de la cinétique de dégradation. Afin de cerner tout son potentiel, il est important de regarder l'impact que peut avoir le prétraitement sur : la rhéologie du milieu, les communautés microbiennes, la qualité des digestats et l'environnement (Figure 38).
<figure><img src="image_43.png" /><figcaption>Figure 38 : Différentes perspectives laboratoires et industrielles sur l'application de prétraitement en méthanisation et analyse multicritère proposés pour évaluer les bénéfices d'un prétraitement (adapté de Elalami et al. 2019)</figcaption></figure>

Une approche multicritères pourrait s'appliquer facilement, lors des tests pilotes à l'échelle laboratoire ou directement lors de la validation industrielle, afin de cerner tout le bénéfice que pourrait avoir une filière de prétraitement en amont de la méthanisation.

## 4.2. Fiches par technologies
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 1

## LE BROYEUR À COUTEAUX

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Fumiers

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CIVE

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Résidus de culture

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Biodéchets

Compatibilité

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Crédit photo : ADBA

Le broyage au broyeur à couteaux est un traitement mécanique de la matière. Il est utilisé pour réduire la taille des fibres avant introduction dans le méthaniseur, par coupe et cisaillement de la matière. Cela permet de faciliter l'introduction, le mélange, et de diminuer le temps nécessaire à la dégradation de la matière. Cela permet de sécuriser le fonctionnement des unités en limitant les bouchages, les phénomènes de croutage et les contraintes sur les pâles des agitateurs en diminuant la viscosité du digestat.

Il est proposé en équipement standardisé par de nombreux constructeurs d'unités de méthanisation agricole clé en main.

<figure><img src="image_53.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

- Augmentation de la cinétique de production de méthane (ressenti mais non mesuré)

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<figure><img src="image_55.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Diminution de la casse des agitateurs

- Diminution de la quantité d'indésirables dans le digesteur (cailloux, ferrailles, bouts de bois, etc.)

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion

- Concentration des problèmes techniques en un seul point, accessible, de l'installation au niveau du broyeur, ce qui limite les contraintes mécaniques en aval

### BIOLOGIQUE

- Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion

### TECHNIQUE

- Parfois fragiles

<figure><img src="image_56.png" /></figure>

<figure><img src="image_57.png" /></figure>

### CAPEX

- Coût d'investissement : entre 70 k€ et 110 k€

### OPEX

- Charges de maintenance et remplacement des couteaux: env. 5 k€/an

- Charges liées à la consommation électrique: env. 2 k€/an pour un modèle 30 kW fonctionnant 3h/jour

<figure><img src="image_58.png" /></figure>

Plus de 200 broyeurs à couteaux installés en France

### QUELQUES MODÈLES:

- Rotacut (Premix) : Vogelsang

- Rotocrusher : Börger

- Unihacker : Börger

- BIOaccelerator R : BTS Biogas

- Multichopper : Börger

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<figure><img src="image_60.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

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Info constructeur

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Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 2

## LE BROYEUR FORESTIER

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Fumiers

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CIVE

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Résidus de culture

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Biodéchets

Compatibilité

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<figure><img src="image_68.png" /></figure>

<figure><img src="image_69.png" /></figure>

<figure><img src="image_70.png" /></figure>

<figure><img src="image_71.png" /></figure>

Crédit photo : Solagro

Le broyage au broyeur forestier déporté est un **traitement mécanique** de la matière. C'est un système mobile, privilégié par certains exploitants qui ne souhaitent pas avoir de broyeur en ligne, pouvant pénaliser le fonctionnement de l'installation en cas de panne. Il est principalement utilisé pour le broyage de déchets verts. Il est aussi adapté sur certaines installations pour le broyage de fumier et de résidus de culture. Réputé particulièrement robuste, il n'est en revanche pas adapté pour les fumiers mous.

Ils sont retrouvés principalement en version diesel mais existent également en version électrique ou raccordés derrière un tracteur.

<figure><img src="image_72.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique: Application industrielle

<figure><img src="image_73.png" /></figure>

TECHNIQUE

<figure><img src="image_74.png" /></figure>

- Peu d'entretien quotidien. Entretien prévu une fois tous les 10 ans.

- Diminution de temps de maintenance sur la ligne de digestion

- Simplification du process, ne bloque pas le process en cas de problème comme peut le faire un broyeur placé sur la ligne d'incorporation.

- Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées

<figure><img src="image_75.png" /></figure>

CAPEX

- Coût d'investissement : entre 100 k€ et 150 k€

<figure><img src="image_76.png" /></figure>

OPEX

- Charges de maintenance: 1,20 €/tonne traitée

- Entretien pluriannuel coûteux: remplacement et réglage des couteaux et mise à l'arrêt du broyeur pendant plusieurs jours

## QUELQUES MODÈLES:

Mini Shark: Hantsch Willibald Noremat

<figure><img src="image_77.png" /></figure>

Un exploitant interrogé utilise un broyeur déporté environ 300 heures par an, en broyant toutes les matières au moment de leur réception pour les stocker broyées.

<figure><img src="image_78.png" /></figure>

<figure><img src="image_79.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_80.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_81.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 3

## LE BROYEUR À CHAINES

<figure><img src="image_82.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_83.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_84.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_85.png" /></figure>

Biodéchets (solides)

Compatibilité

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<figure><img src="image_87.png" /></figure>

<figure><img src="image_88.png" /></figure>

<figure><img src="image_89.png" /></figure>

<figure><img src="image_90.png" /></figure>

Crédit photo : Verde Energy

Le broyage au broyeur à chaines est un **traitement mécanique** de la matière, installé pour le broyage des matières fibreuses. Il peut notamment être utilisé pour le prétraitement du fumier pailleux, des ensilages, des déchets de fruits. Les cailloux présents dans les intrants sont désagrégés lors de leur passage dans le broyeur. Cela permet de protéger les pompes et prévient les bouchages du pendillard utilisé pour l'épandage du digestat.

Les travaux réalisés dans le cadre du projet PAM financé par l'ADEME ont montré que les broyeurs à chaines (avec les broyeurs à marteaux) étaient les plus efficaces pour déstructurer les fibres.

<figure><img src="image_91.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : **Application industrielle**

<figure><img src="image_92.png" /></figure>

### BIOGAZ

- Augmentation de la cinétique de production de méthane

- Augmentation de la cinétique de dégradation de la matière

- Gain de production, ressentis mais non mesurés

<figure><img src="image_93.png" /></figure>

<figure><img src="image_94.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Broyeur fiable et robuste

<figure><img src="image_95.png" /></figure>

### CAPEX

- **Coût d'investissement** : 98 k€ pour 8 à 10 tonnes/h.

<figure><img src="image_96.png" /></figure>

### OPEX

- **Charges de maintenance** : environ 150 € tous les deux mois pour le changement de la paire de chaines puis 2000 € tous les deux ans pour le changement de la toile de renfort en acier.

### QUELQUES MODÈLES:

- TQZ 1200 : Verde Energy

- X-chopper : Nature Energy

- Bio-préparateur TQZ : THM

- recycling solutions

- Gamme Bio-QZ : Andritz

<figure><img src="image_97.png" /></figure>

<figure><img src="image_98.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_99.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_100.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 4

## LE BROYEUR À MARTEAUX

<figure><img src="image_101.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_102.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_103.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_104.png" /></figure>

Biodéchets (solides)

Compatibilité

<figure><img src="image_105.png" /></figure>

<figure><img src="image_106.png" /></figure>

<figure><img src="image_107.png" /></figure>

<figure><img src="image_108.png" /></figure>

<figure><img src="image_109.png" /></figure>

Crédit photo : Solagro

Le broyage au broyeur à marteaux est un traitement mécanique de la matière, que l'on retrouve principalement sur des unités traitant des matières complexes: fumiers pailleux, pailles de céréales, cannes de maïs, racines et radicelles, potirons entiers, etc. Il est réputé plus efficace que le broyeur à couteaux pour les matières fibreuses et sèches.

Il est généralement proposé pour des projets à des puissances plus élevées que pour le broyeur à couteaux.

Les travaux réalisés dans le cadre du projet PAM financé par l'ADEME ont montré que les broyeurs à marteaux (avec les broyeurs à chaines) étaient les plus efficaces pour déstructurer les fibres.

<figure><img src="image_110.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique :

Application industrielle

### BIOGAZ

- Amélioration de la cinétique de dégradation de la matière

- Dans une moindre mesure, amélioration de la production de méthane

<figure><img src="image_111.png" /></figure>

- Diminution de la casse des agitateurs

- Bonne acceptation des cailloux qui sont aussi broyés

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion

- Concentration des problèmes techniques en un seul point, accessible, ce qui limite les contraintes mécaniques en aval

- Diminution des phénomènes de bouchons dans les canalisations coudées

<figure><img src="image_112.png" /></figure>

### TECHNIQUE

### BIOLOGIQUE

- Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion

- Limitation des risques de flottaison des fibres dans les digesteurs

<figure><img src="image_113.png" /></figure>

### CAPEX

- Coût d'investissement : 100 k€ minimum

<figure><img src="image_114.png" /></figure>

### OPEX

- Charges de maintenance et remplacement des marteaux et du rotor: env. 8-10 k€/an. Un marteau a un coût moyen de 175€.

- Charges liées à la **consommation électrique**: env. 15 k€/an pour un modèle 75 kW fonctionnant 8h/jour

<figure><img src="image_115.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Avec les intrants riches en cailloux, les marteaux s'usent vite et le broyeur se met souvent en défaut.

### QUELQUES MODÈLES:

Ineval (France): 1 à 2 tonnes/h (18kW)
ou 4 à 6 tonnes/h (2 x 18 kW)

Rotacrex : Planet

BIOaccezlerator z : BTS Biogaz

Biogrinder : BHS Sonthofen

<figure><img src="image_116.png" /></figure>

<figure><img src="image_117.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_118.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_119.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 5

## LA CAVITATION

<figure><img src="image_120.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_121.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_122.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_123.png" /></figure>

Biodéchets

Compatibilité

<figure><img src="image_124.png" /></figure>

<figure><img src="image_125.png" /></figure>

<figure><img src="image_126.png" /></figure>

<figure><img src="image_127.png" /></figure>

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Crédit photo : Biobang

Il s'agit d'un prétraitement physique (pompage/mise en dépression), pouvant être utilisé pour réduire la viscosité du digestat et améliorer la digestion de la matière pour les procédés infiniment mélangés., mise en place en recirculation sur le digesteur.

Cette technologie est brevetée par Biobang et développée par la société Italienne THREE-ES Srl. Ses capacités de traitement s'étendent de 0,5 à 25m³/h. Elle permet de réduire la taille des particules des substrats et notamment de décomposer la ligno-cellulose.

<figure><img src="image_129.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

- Amélioration de la digestion de la matière

- Augmentation de la production de biogaz d'environ 20%

<figure><img src="image_130.png" /></figure>

<figure><img src="image_131.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Permet de traiter des substrats difficiles en décomposant la ligno-cellulose.

- Améliore la fluidité du substrat pour faciliter le pompage.

- Réduit les risques de blocage dans les canalisations coudées

### BIOLOGIQUE

- Réduction de la viscosité du digestat

- Réduction de temps de séjour nécessaire pour la digestion des substrats

### CAPEX

- Coût d'investissement : De 127 000€ pour une unité de 1,5 m³/h à 210 000€ pour une unité de 2,5 m³/h.

<figure><img src="image_132.png" /></figure>

### OPEX

- Coûts de maintenance: de 2300 à 3000 €/an.

<figure><img src="image_133.png" /></figure>

## QUELQUES MODÈLES:

Cavimax: Cavimax Ltd

Biobang : Three-ES Srl

ROTOCAV : E-PIC

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Plus de 150 unités à travers l'Europe, et une en Corée.

La plus grande (15 m³/h) est installée en Pologne pour le prétraitement de la paille.

<figure><img src="image_135.png" /></figure>

<figure><img src="image_136.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_137.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_138.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 6

## L'EXTRUDEUR

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Fumiers

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CIVE

<figure><img src="image_141.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_142.png" /></figure>

Biodéchets solides

Compatibilité

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<figure><img src="image_144.png" /></figure>

<figure><img src="image_145.png" /></figure>

<figure><img src="image_146.png" /></figure>

L'extrusion est un **prétraitement mécanique** de la matière. Elle est réalisée entre deux vis hélicoïdales afin d'éclater les cellules grâce à des contraintes répétées de pressions et à l'augmentation de la température de la matière. Cela améliore l'accessibilité de la matière et ainsi augmente la production de méthane.

Le taux de matière sèche cible du produit à extruder est de 35% MS. Une dilution peut être réalisée avec du digestat par exemple.

<figure><img src="image_147.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : **Application industrielle**

### BIOGAZ

- Augmentation de production de méthane comprise entre 14% (ensilage de maïs) et 70% (miscanthus)

<figure><img src="image_148.png" /></figure>

<figure><img src="image_149.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Diminution de la casse des agitateurs

- Diminution de la quantité d'indésirables (cailloux, ferrailles, bouts de bois, etc.) dans le digesteur

- Diminution du temps de maintenance sur la ligne de digestion

- Concentration des problèmes techniques en un seul point, accessible, de l'installation au niveau du broyeur, ce qui limite les contraintes mécaniques en aval

### BIOLOGIQUE

- Réduction de la croûte en surface des cuves de digestion

### OPEX

- Charges liées à la **consommation électrique**: 10kWh/tonne pour le traitement de 1,5 tonne/h.

<figure><img src="image_150.png" /></figure>

<figure><img src="image_151.png" /></figure>

<figure><img src="image_152.png" /></figure>

Environ 150 unités vendues dans le monde dont 9 en France

## QUELQUES MODÈLES:

- Bioaccelerator : BTS biogas

- Bioextrusion : Lehmann

<figure><img src="image_153.png" /></figure>

<figure><img src="image_154.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_155.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_156.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION - Fiche 7

## LE PRÉTRAITEMENT À ULTRASONS

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Fumiers

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CIVE

<figure><img src="image_159.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_160.png" /></figure>

Boues de STEP

Compatibilité

<figure><img src="image_161.png" /></figure>

<figure><img src="image_162.png" /></figure>

<figure><img src="image_163.png" /></figure>

<figure><img src="image_164.png" /></figure>

Le prétraitement à ultrasons est un prétraitement physique, pouvant être utilisé pour réduire la viscosité du digestat et améliorer la digestion de la matière pour les procédés infiniment mélangés. Il peut être mis en œuvre sur les boues d'épuration urbaine, ou sur les unités de méthanisation pour traiter des substrats fibreux et difficiles à dégrader tels que le fumier ou l'herbe. Il est généralement positionné sur une partie du digestat ou après le post digesteur avant renvoi dans le digesteur.

<figure><img src="image_165.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

<figure><img src="image_166.png" /></figure>

BIOGAZ

- Bénéfice de 10 à 15% sur la production de biogaz, permettant un retour sur investissement de 3 à 5 ans.

- Diminution de la consommation de substrats

<figure><img src="image_167.png" /></figure>

TECHNIQUE

- Permet de traiter des substrats difficiles

- Réduit l'usure des agitateurs

- Réduit la consommation d'énergie des pompes et agitateurs

BIOLOGIQUE

- Stabilisation de la biologie

- Réduction du taux de MS du digestat

<figure><img src="image_168.png" /></figure>

CAPEX

- Coût d'investissement : environ 150 000 € pour un méthaniseur d'1MW.

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OPEX

- Charges liées à la **consommation électrique**: surproduction de l'ordre de 10%.

<figure><img src="image_170.png" /></figure>

Une centaine de méthaniseurs (Europe) sont équipés du procédé Biopush de Weber Entec en station d'épuration et à la ferme.

## QUELQUES MODÈLES:

* Ultrawaves: Biosonator
* Boipush: Weber Entec

<figure><img src="image_171.png" /></figure>

<figure><img src="image_172.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_173.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_174.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 8

## L'ENSILAGE (CONSERVATION)

<figure><img src="image_175.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_176.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_177.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_178.png" /></figure>

Biodéchets

Compatibilité

<figure><img src="image_179.png" /></figure>

<figure><img src="image_180.png" /></figure>

<figure><img src="image_181.png" /></figure>

<figure><img src="image_182.png" /></figure>

<figure><img src="image_183.png" /></figure>

Crédit photo: Arvalis

L'ensilage de la matière végétale est une méthode de prétraitement biologique, connu pour être un moyen de conservation adapté pour les matières présentant un taux de MS inférieur à 40%. Il consiste à hacher la matière puis la stocker en tas compact de façon à éliminer l'oxygène afin de créer un milieu anaérobie. Va alors avoir lieu une fermentation lactique réalisée par des bactéries, provoquant l'acidification de la matière. L'ensilage est ainsi stabilisé, ce qui permet de conserver la matière et son potentiel méthanogène.

<figure><img src="image_184.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

- Conservation du potentiel méthanogène sur de longues durées

- Les acides produits pourraient modifier la structure ligno-cellulosique des substrats, augmentant ainsi leur potentiel méthanogène

<figure><img src="image_185.png" /></figure>

<figure><img src="image_186.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Facile de mise en œuvre

- Nécessite peu de matériel donc peu coûteux

### BIOLOGIQUE

- Le pH acide et les conditions anaérobies limitent le développement de micro-organismes qui pourraient dégrader la matière.

### TECHNIQUE

- Ne s'applique qu'aux cultures agricoles

- Nécessite de grandes surfaces de stockage

- Peut causer des pertes de potentiel méthanogène si mal réalisé

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<figure><img src="image_188.png" /></figure>

Des additifs sont commercialisés pour améliorer la qualité de l'ensilage: des sucres pour favoriser la fermentation lactique, des acides ou des produits bactériostatiques pour inhiber la fermentation butyrique qui dégrade la qualité de l'ensilage, et des additifs biologiques contenant des bactéries lactiques ou des enzymes.

## PRODUITS CONCERNÉS :

Cultures principales à hauteur de 15% maximum en tonnage dans la ration du méthaniseur : maïs dédié, prairies temporaires, etc.

CIVE : sorgho, seigle ainsi que prairies permanentes, etc.

<figure><img src="image_189.png" /></figure>

<figure><img src="image_190.png" /></figure>

<figure><img src="image_191.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_192.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_193.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 9

## ENZYMES et MICRO-ORGANISMES

<figure><img src="image_194.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_195.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_196.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_197.png" /></figure>

Biodéchets

Compatibilité

<figure><img src="image_198.png" /></figure>

<figure><img src="image_199.png" /></figure>

<figure><img src="image_200.png" /></figure>

<figure><img src="image_201.png" /></figure>

Les prétraitements par ajout d'enzymes ou de micro-organismes sélectionnés sont une possibilité de prétraitement biologique pour améliorer la dégradabilité de la matière.

Les enzymes pouvant hydrolyser la cellulose et l'hémicellulose sont des glucosides hydrolases, et celles dégradant la lignine sont des laccases et des peroxydases. Plusieurs mélanges enzymatiques sont disponibles dans le commerce pour des applications dédiées à la méthanisation; avec des domaines d'activité compatibles avec les conditions de pH et de température.

Ces enzymes ou micro-organismes peuvent être introduits en amont de la méthanisation au niveau du stockage, directement dans le digesteur, dans la fraction liquide du digestat remis en circulation, ou bien consister en une étape spécifique.

<figure><img src="image_202.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique :

Application industrielle

<figure><img src="image_203.png" /></figure>

### BIOGAZ

- Amélioration de la dégradabilité de la matière

- Augmentation de la production de méthane

<figure><img src="image_204.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Diminue les contraintes d'agitation

- Diminue les consommations énergétiques liées à l'agitation

### BIOLOGIQUE

- Réduit la viscosité dans le digesteur

- Limite la flottation des matières en surface

- Réduit le croûtage en surface du digesteur

<figure><img src="image_205.png" /></figure>

### TECHNOLOGIQUE

- Peu de données accessibles sur leurs performances et leur coût à l'échelle industrielle

<figure><img src="image_206.png" /></figure>

### ECONOMIQUE

- Rapport coût/bénéfice trop élevé compte tenu des concentrations nécessaires pour observer un résultat.

- Performances dépendantes de la nature de la matière traitée

### TECHNIQUE

- Durée de vie limitée dans le temps

## QUELQUES PRODUITS

MéthaPlus : DSM

Axiase: DSM

Bacteriometha : SOBAC

Optimash : Dupont

Metgen : Metzyme Forci

Enzymaxx : Agrikomp...

<figure><img src="image_207.png" /></figure>

SOBAC commercialise « Bactériométha », un additif pour les substrats qui peut être ajouté directement sur la litière des animaux 15 jours avant curage. Il est composé d'un mélange de minéraux naturels et de végétaux naturels sur lesquels s'est développé un complexe de microorganismes spontanés des composts.

<figure><img src="image_208.png" /></figure>

<figure><img src="image_209.png" /></figure>

* Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_210.png" /></figure>

* Info constructeur

<figure><img src="image_211.png" /></figure>

* Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 10

L'HYDROLYSE THERMIQUE À HAUTE TEMPÉRATURE

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Boues de STEP

<figure><img src="image_213.png" /></figure>

Matières agricoles

Compatibilité

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<figure><img src="image_215.png" /></figure>

<figure><img src="image_216.png" /></figure>

Crédit photo : Véolia

L'hydrolyse thermique consiste à exposer les boues à de fortes températures comprises entre 140 et 180°C sous pression. Des températures plus élevées améliorent la solubilisation des boues mais provoquent la formation de composés de Maillard, non biodégradables en digestion anaérobie.

La durée est généralement de 20 à 30 minutes. Ce traitement entraine la dégradation de la structure en gel des boues et la libération de l'eau liée, la déstructuration des flocs et la solubilisation des exopolymères. De plus, la libération des membranes des cellules libère des composés qui deviennent alors accessibles pour la digestion anaérobie.

Il existe des technologies en batch, semi-continues ou continues, qui comprennent ou non un système de détente rapide pour le retour à la pression atmosphérique.

<figure><img src="image_217.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

- Libération des composés intracellulaires qui deviennent accessibles à la digestion

<figure><img src="image_218.png" /></figure>

<figure><img src="image_219.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Dégradation de la structure des boues, solubilisation des exopolymères

- Amélioration de l'aptitude des boues à la déshydratation

- Réduction de la viscosité

### OPEX

- Coût d'aération augmentés pour éliminer la DCO liée au retour du surnageant en tête de process

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<figure><img src="image_221.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Production de composés colorés solubles difficilement biodégradables

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Plus de 80 STEP dans le monde sont équipées de procédés d'hydrolyse à haute température pour améliorer la méthanisation des boues. Le tout premier procédé a été installé en Norvège en 1995.

## QUELQUES MODÈLES:

CambiTHP,
Biothelys : Veolia,
Exelys : Veolia,
HCHS : Haarsley,
Turbotec : Sustec,
Lysotherm : Eliquo

<figure><img src="image_223.png" /></figure>

<figure><img src="image_224.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_225.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_226.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 11

## INOCULANTS ET
CONSERVATEURS
D'INTRANTS
VÉGÉTAUX

<figure><img src="image_227.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_228.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_229.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_230.png" /></figure>

Biodéchets

### Compatibilité

<figure><img src="image_231.png" /></figure>

<figure><img src="image_232.png" /></figure>

<figure><img src="image_233.png" /></figure>

<figure><img src="image_234.png" /></figure>

<figure><img src="image_235.png" /></figure>

Crédit photo: Schaumann Bioenergy

Des additifs sont commercialisés pour améliorer la conservation des matières végétales par ensilage. Ces produits sont ajoutés à la récolte à l'aide d'un dispositif installé sur l'ensileuse. Il en existe différents types. Deux produits sont principalement proposés:

- Les inoculants : bactéries lactiques homo et hétérofermentaires

- Conservateurs: produits acides tamponnés à l'ammoniac

C'est un marché très développé en Allemagne, mais qui l'est encore peu en France. Une cinquantaine d'unités de méthanisation en utilisent, contre la quasi-totalité des installations allemandes.

<figure><img src="image_236.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

- Production d'acide acétique (accélère l'étape d'acétogénèse en digestion)

<figure><img src="image_237.png" /></figure>

- L'acide acétique augmente la stabilité aérobie avec une diminution des pertes sur le front d'attaque

- Gain de production de 5 à 10%

<figure><img src="image_238.png" /></figure>

### BIOLOGIQUE

- Effet concurrentiel avec des souches produisant des molécules inhibitrices

- Perte de matière sèche réduite de 5 à 10% en ensilage

- Montée en température du front d'attaque réduite

### ECONOMIQUE

- Surcoût par rapport à un ensilage classique :

- Inoculants : 1,5 €/tMB traitée en moyenne

- Acides : 4 €/tMB traitée

<figure><img src="image_239.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Le taux de matière sèche doit être inférieur à 45% pour pouvoir utiliser des inoculants

<figure><img src="image_240.png" /></figure>

Conseil unanime des fournisseurs : il est indispensable de bâcher les silos. L'absence de couverture ou l'ajout d'un couvert végétal induirait des pertes importantes jusqu'à 1 mètre de hauteur.

## QUELQUES
FABRIQUANTS:

Schaumann Bioenergy
Roullier
Lallemand

<figure><img src="image_241.png" /></figure>

<figure><img src="image_242.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_243.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_244.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 12

## LA PRÉ-HYDROLYSE

<figure><img src="image_245.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_246.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_247.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_248.png" /></figure>

Biodéchets

Compatibilité

<figure><img src="image_249.png" /></figure>

<figure><img src="image_250.png" /></figure>

<figure><img src="image_251.png" /></figure>

<figure><img src="image_252.png" /></figure>

<figure><img src="image_253.png" /></figure>

Crédit photo : Naskeo

La pré-hydrolyse est une méthode de prétraitement biologique de la matière proposée par certains fournisseurs en amont des digesteurs, pour augmenter la dégradabilité des matières lignocellulosiques afin d'augmenter leur rendement. Il existe des méthodes de pré-hydrolyse anaérobie, aérobie ou semi-aérobie.

L'hydrolyse semi-aérobie catalysée est par exemple réalisée dans une cuve chauffée à 37°C avec un temps de séjour de 0,4 à 1 jour et une aération séquencée. Le pH est de l'ordre de 6,5 à 7. Le gaz produit par l'hydrolyse ($CO_2$, $H_2S$, $CH_4$) est traité par un biofiltre avant rejet dans l'atmosphère.

<figure><img src="image_254.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique : Application industrielle

<figure><img src="image_255.png" /></figure>

### BIOGAZ

- Amélioration de la dégradation de la matière

- Augmentation de la cinétique de dégradabilité de la matière

<figure><img src="image_256.png" /></figure>

### CAPEX

- Le coût d'investissement est de l'ordre de 100 000 euros.

<figure><img src="image_257.png" /></figure>

<figure><img src="image_258.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Le taux de matière sèche dans la cuve d'hydrolyse semi-aérobie doit être de 8 à 12%

- Le gaz produit pendant cette étape n'est pas valorisé

<figure><img src="image_259.png" /></figure>

Un programme de recherche « BOOST'HYDRO » a démarré en mars 2020 dans le cadre d'une thèse, en collaboration avec l'INRAE, axé notamment sur la compréhension des phénomènes biologiques, l'étude des voies de valorisation du gaz produit pendant l'hydrolyse et les recettages les plus adaptés.

## QUELQUES MODÈLES:

- BOOST : E valor

- Hydrolyse semi-aérobie

- catalysée : Biogaz ingénieurie

- Hydrolyse anaérobie : Arkolia

<figure><img src="image_260.png" /></figure>

<figure><img src="image_261.png" /></figure>

Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_262.png" /></figure>

Info constructeur

<figure><img src="image_263.png" /></figure>

Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 13

## LES PRÉTRAITEMENTS FONGIQUES

<figure><img src="image_264.png" /></figure>

Fumiers

<figure><img src="image_265.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_266.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_267.png" /></figure>

Biodéchets

Compatibilité

<figure><img src="image_268.png" /></figure>

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Crédit photo : Solagro

Le prétraitement fongique est un prétraitement biologique faisant appel à la capacité de certains champignons de dégrader la lignine, qui pourrait être utilisé en fermentation voie sèche. Les champignons à pourriture blanche ont été identifiés comme les plus performants pour délignifier un substrat. Ils permettraient une augmentation du BMP jusqu'à 50%. Mais les pertes de MO estimées entre 10 et 20% sont trop peu mentionnées et peuvent conduire à une surestimation des gains.

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Niveau de maturité technologique : Résultats laboratoire prometteurs

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**BIOGAZ**

* Augmentation du BMP jusqu'à 50% (Carrere et al., 2016)

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**ECONOMIQUE**

* Implique des surcoûts de 12% pour les investissements et 170% pour les charges de fonctionnement (ANR Stockactif, UMR FARE)

<figure><img src="image_277.png" /></figure>

**BIOLOGIQUE**

* Pertes de matière organique (estimées entre 10 et 20%) qui contrebalancent l'augmentation du BMP (Carrere et al., 2016).

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## QUELS LEVIERS POUR RÉDUIRE CES VERROUS?

* Utiliser les champignons pour traiter des substrats ligneux qui ne sont pas méthanisables aujourd'hui

* Les travaux de recherche sur l'optimisation des conditions de prétraitement (humidité, aération, température, complément nutritionnel et durée) doivent au préalable permettre d'améliorer les performances au regard des pertes de matière.

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* Le projet ANR Stockactif, coordonné par l'UMR FARE et finalisé en 2017 s'est intéressé aux souches de champignons capables de délignifier la biomasse lignocellulosique (paille de blé et de miscanthus)

* Un brevet associant trois laboratoires publics a été déposé. Il s'intitule « prétraitement de biomasses lignocellulosiques par des champignons filamenteux pour la production de bioénergies. »

## LABORATOIRES

UR LBE Narbonne, UMR FARE
Reims, UMR BBF Marseille,
UMR IATE Montpellier, DEEP
INSA Lyon

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Retour d'expérience exploitant

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Info constructeur

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Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 14

## LES PRÉTRAITEMENTS CHIMIQUES (acides/bases)

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Fumiers

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CIVE

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Résidus de culture

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Biodéchets

Compatibilité

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Les prétraitements acides et basiques sont des prétraitements chimiques de la matière qui ont été largement étudiés à l'échelle du laboratoire à température ambiante ou à des températures allant de 40 à 90°C. En dépit de résultats prometteurs concernant l'augmentation de la production de méthane et des cinétiques de dégradation, ils ne sont pas utilisés à l'échelle industrielle à cause de nombreux freins économiques et biologiques.

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Niveau de maturité technologique : Résultats laboratoire prometteurs

<figure><img src="image_293.png" /></figure>

**BIOGAZ**
- Bénéfice sur la production de méthane
- Augmentation de la cinétique de biodégradation

<figure><img src="image_294.png" /></figure>

<figure><img src="image_295.png" /></figure>

**ECONOMIQUE**
- Consommation d'eau
- Consommation de produits chimiques
- Consommation d'énergie

<figure><img src="image_296.png" /></figure>

**BIOLOGIQUE**
- Augmentation des concentrations en sels dans le digestat
- Formation potentielle d'inhibiteurs tels que les composés phénoliques

**TECHNIQUE**
- Performances très variables selon les matières prétraitées

<figure><img src="image_297.png" /></figure>

## QUELS LEVIERS POUR RÉDUIRE CES VERROUS?

- Sélectionner les matrices à prétraiter en fonction de leur faible biodégradabilité et des performances obtenues par le prétraitement (cinétique et BMP)

- Utiliser des produits chimiques qui ne pénalisent pas la qualité du digestat. La soude peut par exemple être remplacée par de la potasse qui apporte du potassium ayant un intérêt pour les sols au contraire du sodium apporté par la soude.

- Recycler la fraction liquide issue du prétraitement pour limiter sa consommation en eau et en produits chimiques.

## QUELQUES PROCÉDÉS ÉTUDIÉS:

Prétraitement à la soude, à l'acide chlorhydrique, à la potasse, etc.

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Des essais (Thomas, 2019) ont montré qu'un prétraitement à la soude pouvait permettre d'augmenter le BMP du Miscanthus jusqu'à +55%

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# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 15

## LES PRÉTRAITEMENTS THERMIQUES

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Fumiers

<figure><img src="image_304.png" /></figure>

CIVE

<figure><img src="image_305.png" /></figure>

Résidus de culture

<figure><img src="image_306.png" /></figure>

Biodéchets

### Compatibilité

<figure><img src="image_307.png" /></figure>

<figure><img src="image_308.png" /></figure>

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Crédit photo: Agrikomp

Il existe plusieurs possibilités de prétraitement thermique de la matière :

* Les prétraitements par un dispositif de chauffage installés entre le digesteur et le post-digesteur. Sont commercialisés pour améliorer la digestion des substrats fibreux en augmentant leur cinétique de dégradation et en réduisant la viscosité du digestat. Ils fonctionnent par échangeur thermique tubulaire, qui chauffe le substrat de fermentation pendant 40 minutes de 40 à 80°C.

* Les technologies d'explosion à la vapeur, où les substrats sont traités à 150 à 180°C et 8 à 10 bars. Ces technologies sont encore peu développées à l'échelle industrielle car elles rencontrent des difficultés d'utilisation, et font encore l'objet de R&D pour être optimisées.

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Niveau de maturité technologique : Application industrielle

### BIOGAZ

* Augmente la production de biogaz avec la même quantité d'intrants

* Augmente la cinétique de biodégradation

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<figure><img src="image_314.png" /></figure>

### TECHNIQUE

* Améliore la pompabilité du substrat

* Améliore l'agitation

* Chauffage du digestat type Cooker : Facile à intégrer dans une unité existante

### BIOLOGIQUE

* Améliore la viscosité du digestat

* À haute température, élimination des pathogènes contenus dans certains substrats

### CAPEX

* Coût d'investissement : environ 150 000 € pour un méthaniseur d'1MW.

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### TECHNIQUE

* Explosion à la vapeur : nombreux dysfonctionnements au niveau de l'introduction/ broyage et extraction de la biomasse lors de l'automatisation du process.

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Agrikomp commercialise sa propre unité de prétraitement thermique, installée sur ses installations de méthanisation.

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Des essais sont en cours par BioVantage en Europe pour démontrer l'efficacité du système AD-Booster (process d'oxydation en voie humique/explosion à la vapeur) déjà en place aux États-Unis.

## QUELQUES MODÈLES:

Cooker : Agrikomp

Explosion à la vapeur :
Biogas Systems
BioVantage

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Retour d'expérience exploitant

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Info constructeur

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Retour d'expérience R&D
# LES PRÉTRAITEMENTS EN MÉTHANISATION – Fiche 16

## LA SAPONIFICATION

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Graisses

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Matières agricoles

Compatibilité

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<figure><img src="image_325.png" /></figure>

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Crédit photo : HAL Archives ouvertes

Le prétraitement des graisses par saponification est proposé par la société SAPOVAL pour faciliter leur digestion anaérobie. Il permet la solubilisation et la stabilisation des matières prétraitées pour limiter les problématiques physiques et biologiques liées aux graisses. Un brevet a été déposé. Ce prétraitement se fait dans une cuve agitée, non chauffée, avec addition d'une base de type soude, potasse ou lait de chaux. Le pH visé est de 8,5 à 9,5. Il peut être mis en œuvre sur les graisses de la station d'épuration et toutes graisses issues des eaux usées.

<figure><img src="image_327.png" /></figure>

Niveau de maturité technologique :

Application industrielle

### BIOLOGIQUE

- Solubilisation et stabilisation des matières

- Limite les problèmes d'inhibition, moussage et capacité de digestion liés aux graisses

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<figure><img src="image_329.png" /></figure>

### TECHNIQUE

- Limite les problèmes de colmatage, encrassement et croûtage liées aux graisses

- Fiabilisation du process de digestion

### ECONOMIQUE

- Rentabilisé en 1 à 4 ans grâce aux gains opérationnels et à la fiabilisation du processus de digestion

### CAPEX

- Coût d'investissement de l'ordre de 50 à 150k€.

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### OPEX

- Coût de fonctionnement de 5 à 15€/tonne selon le type de graisse traitée.

## EXPLOITATIONS ÉQUIPÉES:

STEP de Vichy
STEP de Limoges

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À l'échelle industrielle, la société Sapoval (Albi, 81) propose un procédé de saponification qui peut être appliqué en amont de stations d'épuration des eaux usées ou en amont d'un méthaniseur

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Retour d'expérience exploitant

<figure><img src="image_334.png" /></figure>

Info constructeur

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Retour d'expérience R&D
## 4.3. Fiches par intrants

### Les pré-traitements des déjections animales

#### LISIERS

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Conception des ouvrages</td><td>0</td><td>Limiter la durée avant métha &lt; 1 ou 2 semaine Couverture</td><td>9</td><td></td><td>Limiter la perte de potentiel méthanogène</td></tr><tr><td>0</td><td>Stockage en pointe avec possibilité de vider la fosse intégralement</td><td>9</td><td></td><td>Limiter la décantation</td></tr><tr><td>Mécanique</td><td>0</td><td>Séparation de phase et co-digestion phase solide</td><td>9</td><td></td><td>Équilibrer le C/N et le faible taux de MS de la ration</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_336.png" /></figure>

RECORD

Étude N°20-0420/1A

### Les pré-traitements des déjections animales

#### FUMIERS

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage amont méthanisation</td><td>9</td><td></td><td>Améliorer la cinétique de dégradation</td></tr><tr><td>6</td><td>Extrusion</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biologique</td><td>9</td><td>Enzymes biologiques</td><td>9</td><td></td><td>Améliorer la biodégradation</td></tr><tr><td>Thermo-chimique</td><td>15</td><td>Thermique Haute température (explosion à la vapeur)</td><td>9</td><td></td><td>Réduire la viscosité du digestat</td></tr></tbody></table>

<figure><img src="image_337.png" /></figure>

RECORD

Étude N°20-0420/1A
## Les pré-traitements des biomasses lignocellulosiques

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td>6</td><td>Extrusion</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">Biologique</td><td>9</td><td>Enzymes biologiques</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td>13</td><td>Fongique (inoculation par des champignons)</td><td>4</td><td></td><td>Augmenter la biodégradation</td></tr><tr><td rowspan="2">Thermo-chimique</td><td>11</td><td>Pré-hydrolyse</td><td>9</td><td></td><td>Augmenter le potentiel méthanogène</td></tr><tr><td>15</td><td>Thermique Haute température (explosion à la vapeur)</td><td>9</td><td></td><td>Réduire la viscosité du digestat</td></tr><tr><td rowspan="3">Physique</td><td>14</td><td>Alcalin</td><td>4</td><td></td><td></td></tr><tr><td>7</td><td>Sonication (Ultrasons)</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td>5</td><td>Cavitation</td><td>9</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

## Les stockages des résidus agricoles

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="2">Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage amont stockage (Fumiers)</td><td>9</td><td></td><td>Limiter les pertes au stockage<br>Prévenir et contrôler le risque d'auto inflammation durant le stockage</td></tr><tr><td>9</td><td>Ensilage (CIVE)</td><td>9</td><td></td><td>Conserver le potentiel méthanogène sur de longues durées</td></tr><tr><td>Biologique</td><td>11</td><td>Inoculation de bactéries lactiques ou de conservateurs (CIVE)</td><td>9</td><td></td><td>Limiter les pertes<br>Améliorer le potentiel méthanogène</td></tr></tbody></table>
## Les pré-traitements des déchets graisseux

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage</td><td>9</td><td></td><td>Nécessité de broyage de certains substrats</td></tr><tr><td rowspan="2">Thermo-chimique</td><td>16</td><td>Saponification</td><td>9</td><td></td><td>Faciliter la digestion<br>Stabiliser et solubiliser les matières</td></tr><tr><td>10</td><td>Hydrolyse Thermique Haute Température</td><td>9</td><td></td><td>Liquéfier pour permettre le pompage des graisses</td></tr><tr><td>Physique</td><td>7</td><td>Sonication (Ultrasons)</td><td>9</td><td></td><td>Limiter les problèmes de bouchage et de croûte</td></tr></tbody></table>

## Les pré-traitements des boues urbaines

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="4">Thermo-chimique</td><td>10</td><td>Hydrolyse Thermique Haute Température</td><td>9</td><td></td><td>Stériliser<br>Réduire la viscosité<br>Accélérer de la dégradation<br>Augmenter la charge<br>Réduire les odeurs</td></tr><tr><td>9</td><td>Homogénisation Haute pression</td><td>9</td><td></td><td>Augmenter la production de méthane</td></tr><tr><td>14</td><td>Traitement alcalin ou acide</td><td>4</td><td></td><td>Augmenter la fraction d'azote minéralisé dans le digestat<br>Améliorer la déshydratabilité</td></tr><tr><td>7</td><td>Sonication (Ultrasons)</td><td>9</td><td></td><td>Eliminer les filamenteuses<br>Augmenter la biodégradation</td></tr><tr><td rowspan="2">Physique</td><td>9</td><td>Electroporation (champs pulsés), centrifugeuse lyseuse</td><td>7</td><td></td><td>Augmenter la biodégradation<br>Augmenter la production de méthane</td></tr><tr><td>9</td><td>Micro-ondes, radiofréquence</td><td>4</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
## Les pré-traitements des biodéchets

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage, déconditionnement</td><td>9</td><td></td><td>Nécessité de broyage de certains substrats (légumes, ...)</td></tr><tr><td rowspan="3">Thermo-chimique</td><td>12</td><td>Pré-hydrolyse</td><td>9</td><td></td><td>Conserver le potentiel méthanogène</td></tr><tr><td>10</td><td>Hydrolyse Thermique Haute Température</td><td>9</td><td></td><td>Réduire la viscosité des déchets</td></tr><tr><td>15</td><td>Thermique Haute Température (Explosion à la vapeur)</td><td>5</td><td></td><td>Augmenter la charge</td></tr><tr><td rowspan="2">Physique</td><td>6</td><td>Adsorption par ajout de bentonite dans le méthaniseur</td><td>4</td><td></td><td>Liquéfier</td></tr><tr><td>6</td><td>Stérilisation + séparation</td><td>4</td><td></td><td>Stabiliser le procédé</td></tr></tbody></table>

## Les pré-traitements des plastiques biodégradables

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mécanique</td><td>1, 2, 3, 4</td><td>Broyage, déchiquetage</td><td>9</td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="3">Thermo-chimique</td><td>6</td><td>Extrusion</td><td>9</td><td></td><td>Faciliter la biodégradation</td></tr><tr><td>5</td><td>Cavitation</td><td>9</td><td></td><td>Augmenter la surface de contact avec les bactéries</td></tr><tr><td>15</td><td>Thermique Haute Température (Explosion à la vapeur)</td><td>5</td><td></td><td>Augmenter la cinétique de dégradation</td></tr><tr><td></td><td>14</td><td>Alcalin</td><td>4</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
Les pré-traitements des algues

<table><thead><tr><th>Type</th><th>N° fiche</th><th>Pré-traitement</th><th>TRL (0 à 9)</th><th>REX - +</th><th>Objectifs</th></tr></thead><tbody><tr><td>Mécanique</td><td>10</td><td>Tamisage</td><td>5</td><td></td><td>Éliminer les sables</td></tr><tr><td rowspan="2">Biologique</td><td>10</td><td>Co-digestion avec des biodéchets</td><td>7</td><td></td><td>Stabiliser la biologie par rapport à la présence d'H2S</td></tr><tr><td>9</td><td>Enzymes</td><td>4</td><td></td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">Thermo-chimique</td><td>10</td><td>Thermique Haute température</td><td>4</td><td></td><td>Dégrader la paroi cellulaire à structure complexe</td></tr><tr><td>14</td><td>Alcalin</td><td>4</td><td></td><td>Améliorer la biodégradation</td></tr><tr><td rowspan="2">Physique</td><td>7</td><td>Sonication</td><td>4</td><td></td><td></td></tr><tr><td>10</td><td>Micro-ondes</td><td>4</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
# Annexe 1 : Outil BACUS de SOLAGRO

L'outil BACUS (propriété SOLAGRO) permet de réaliser sur un territoire une analyse fine du potentiel méthane au niveau communal, cantonal ou régional suivant les besoins.

Cet outil dynamique permet également de produire un état prospectif (horizon 2030, 2050) conforme au scénario Afterres2050 (scenario type « facteur 4 », modélisé via l'outil MOSUT, propriété Solagro)

C'est un outil comportant plusieurs fichiers de calculs et plusieurs bases de données de plusieurs milliers de lignes, est le fruit d'un travail rigoureux d'exploitation de plusieurs bases statistiques.

(DISAR, SAA, INSEE, FAO, Agreste, douanes, Recensement Agricole),

BACUS est régulièrement mis à jour en fonction des publications des sources statistiques officielles.

<figure><img src="image_338.png" /></figure>

Dans cet outil, il est considérer 3 types de ressources :

* La ressource produite

* La ressource mobilisable

* La ressource mobilisée (ou méthanisée si elle l'est à des fins de méthanisation).

<figure><img src="image_339.png" /><figcaption>Figure 1 Description des 3 états de la ressource estimés dans cette étude</figcaption></figure>

**Ressource produite** : Il s'agit de la ressource brute produite à un horizon de temps donné. Il est important de préciser que dans le cas des effluents d'élevages, les ressources produites sont les fumiers et lisiers c'est-à-dire les déjections animales maîtrisées. Les temps passés en bâtiment sont donc déjà pris en compte dans la ressource produite. Pour les ressources comme les CIMSE, qui ne sont pas forcément encore mises en place, nous parlerons de « capacité de production de CIMSE ».

Anciens termes employés : GBP - Gisement Brut Produit
**Ressource mobilisable** : Il s'agit de la ressource accessible c'est-à-dire qui peut être mobilisée d'un point de vue technique et économique à un horizon de temps donné. Cette estimation tient compte notamment des autres usages (par exemple : paille pour les litières), des conditions économiques (seuil de rentabilité pour la récolte des CIMSE), des conditions logistiques (taux de collecte des déchets) etc... Il s'agit du potentiel maximum du territoire.

L'estimation de la ressource mobilisable est réalisée via l'outil interne Solagro « BACUS ».
Le taux permettant d'estimer la ressource mobilisable à partir de la ressource produite est le « taux de mobilisation maximum ».

Anciens termes employés : GBD – Gisement Brut Disponible, GND - Gisement Net Disponible, ressource, méthanisable, récoltable

**Ressource mobilisée** : Il s'agit de la ressource dont on suppose qu'elle sera, dans les faits, réellement mobilisée à un horizon de temps t. Dans le cas de la méthanisation, partant de l'existant et simulant le développement d'un parc de méthaniseurs, l'outil « TRAJECTOIRE » permet de définir la part de la ressource mobilisable qui pourrait effectivement être méthanisée à un horizon de temps t. L'estimation de la ressource mobilisée peut également provenir des ateliers territoriaux ou de dire d'experts permettant de rendre compte des probabilités d'utilisation concrète de la ressource mobilisable.
Le taux de concrétisation permet de calculer la part de la ressource mobilisable qui pourrait concrètement être utilisée in fine, à un horizon de temps t.
Annexe 2 : Ratios C/N des principaux substrats méthanisés

<table><thead><tr><th rowspan="2">Famille</th><th rowspan="2">Sous-famille</th><th colspan="3">Ratio C/N</th><th rowspan="2">Références</th></tr><tr><th>Moyenne</th><th>Minimum</th><th>Maximum</th></tr></thead><tbody><tr><td rowspan="6">Déjections animales</td><td>Fumier bovin</td><td>15 ± 3</td><td>9</td><td>22</td><td rowspan="6">Base de données de l'APESA et outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>Fumier équin</td><td>31 ± 12</td><td>11</td><td>54</td></tr><tr><td>Fumier volaille</td><td>10 ± 3</td><td>5</td><td>17</td></tr><tr><td>Lisier canard</td><td>11 ± 6</td><td>3</td><td>22</td></tr><tr><td>Lisier bovin</td><td>10 ± 2</td><td>6</td><td>14</td></tr><tr><td>Lisier porc</td><td>4 ± 2</td><td>1</td><td>11</td></tr><tr><td></td><td>Fiente</td><td>9 ± 2</td><td>7</td><td>11</td><td></td></tr><tr><td rowspan="5">Résidus agricoles et productions végétales</td><td>Paille céréale</td><td>67 ± 31</td><td>37</td><td>150</td><td rowspan="5">Base de données de l'APESA et outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>Résidu de maïs (rafle/canne/spathe)</td><td>90 ± 45</td><td>44</td><td>150</td></tr><tr><td>Menues paille</td><td>63 ± 34</td><td>28</td><td>108</td></tr><tr><td>CIVE d'hiver</td><td>19 ± 3</td><td>15</td><td>22</td></tr><tr><td>CIVE d'été</td><td>30 ± 12</td><td>9</td><td>62</td></tr><tr><td></td><td>Ensilage herbe</td><td>20 ± 6</td><td>13</td><td>26</td><td></td></tr><tr><td rowspan="2">Déchets verts des collectivités</td><td>Tonte</td><td>16 ± 5</td><td>12</td><td>22</td><td rowspan="2">Base de données de l'APESA et outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>Broyat</td><td>13 ± 3</td><td>9</td><td>16</td></tr><tr><td rowspan="7">Déchets et effluents des industries</td><td>Industrie de la viande</td><td>21 ± 26</td><td>1</td><td>123</td><td rowspan="7">Base de données de l'APESA et outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>Industrie végétale</td><td>30 ± 24</td><td>1</td><td>82</td></tr><tr><td>Produits transformés</td><td>26 ± 27</td><td>2</td><td>92</td></tr><tr><td>Lactosérum</td><td>18 ± 7</td><td>7</td><td>30</td></tr><tr><td>Effluents IAA</td><td>17 ± 11</td><td>6</td><td>39</td></tr><tr><td>Boues IAA</td><td>9 ± 6</td><td>5</td><td>26</td></tr><tr><td>Graisses IAA</td><td>160 ± 204</td><td>6</td><td>848</td></tr><tr><td rowspan="3">Boues et graisses de STEP</td><td>Boues primaires</td><td>44 ± 59</td><td>9</td><td>112</td><td rowspan="3">Base de données de l'APESA, (Fisgativa et al., 2018a), outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>Boues secondaires</td><td>5 ± 1</td><td>4</td><td>8</td></tr><tr><td>Graisse STEP</td><td>18 ± 7</td><td>8</td><td>29</td></tr><tr><td rowspan="3">Biodéchets</td><td>FFOM</td><td>23</td><td>1 valeur</td><td></td><td rowspan="3">Base de données de l'APESA, (Fisgativa et al., 2018a), outil Méthasim de l'IFIP (IFIP, 2018)</td></tr><tr><td>GMS</td><td>18 ± 8</td><td>8</td><td>27</td></tr><tr><td>Biodéchets de cantine et restauration</td><td>14 ± 2</td><td>11</td><td>18</td></tr><tr><td rowspan="2">Algues</td><td>Macroalgues</td><td>15</td><td>6</td><td>25</td><td rowspan="2">Base de données de l'APESA, (Frigon et al., 2013; Milledge et al., 2019)</td></tr><tr><td>Microalgues et spiruline</td><td>6</td><td>4</td><td>13</td></tr></tbody></table>
Annexe 3 : Performances des prétraitements appliqués à l'échelle industrielle ou pilote/laboratoire pour les matières ligno-cellulosiques

Résultats à l'échelle industrielle, en réacteurs continus à l'échelle pilote ou laboratoire ou en BMP uniquement pour les procédés innovants.

<table><thead><tr><th>Biomasses /<br>Effluents</th><th>Catégorie de<br>prétraitement</th><th>Description<br>prétraitement</th><th>Conditions<br>prétraitements</th><th>Conditions<br>méthanisation</th><th>Production de<br>méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs<br>de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="9">Echelle industrielle</td></tr><tr><td>Fumier Bovin +<br>ensilage d'herbe</td><td>Mécanique<br>(Broyage)</td><td>Broyeur à<br>chaînes<br>Bio-TQZ de<br>THM recycling<br>solutions</td><td>Broyage en ligne<br>sur méthaniseur<br>à la ferme</td><td>Tests BMP sur<br>échantillons<br>prélevés en amont<br>et en aval du<br>broyeur</td><td>259* à 237<br>Nm³CH₄/tMVSin<br>(+0 %)<br>BMP déjà très<br>élevé avant le<br>broyeur</td><td>Amélioration de<br>12% de la<br>cinétique de<br>dégradation</td><td>Site Aidlingen,<br>Allemagne<br>Résultats considérés<br>comme moins fiables<br>que ceux mesurés<br>sur le site de<br>Methelec en raison<br>de difficultés<br>d'échantillonnage</td><td>(Bayard et<br>al., 2019)</td></tr><tr><td>Fumier Bovin +<br>ensilage d'herbe</td><td>Mécanique<br>(Broyage)</td><td>Broyeur à<br>chaîne X-<br>Chopper ® de<br>Nature<br>Energy</td><td>Broyage en ligne<br>sur méthaniseur<br>à la ferme</td><td>Tests BMP sur<br>échantillons<br>prélevés en amont<br>et en aval du<br>broyeur</td><td>180* à 270<br>Nm³CH₄/tMVSin<br>(+50 %)</td><td>Forte augmentation<br>de la cinétique de<br>dégradation : 143%</td><td>Site Methelec,<br>Ennezat (63)</td><td>(Bayard et<br>al., 2019)</td></tr><tr><td>Fumier Bovin</td><td>Mécanique<br>(Broyage)</td><td>Broyeur à<br>marteaux<br>Valormax<br>BA915D de<br>Noremat</td><td>Broyage en ligne<br>sur méthaniseur<br>à la ferme</td><td>Tests BMP sur<br>échantillons<br>prélevés en amont<br>et en aval du<br>broyeur</td><td>268* à 275<br>Nm³CH₄/tMVSin<br>(+3 %)</td><td>Amélioration de<br>14% de la<br>cinétique de<br>dégradation</td><td>Ferme expérimentale<br>ENSAIA La Bouzule<br>(54)</td><td>(Bayard et<br>al., 2019)</td></tr><tr><td>Fumier Bovin</td><td>Mécanique<br>(Broyage)</td><td>Broyeur à<br>marteaux<br>Rotacrex de<br>Planet</td><td>Broyage en ligne<br>sur méthaniseur<br>à la ferme</td><td>Tests BMP sur<br>échantillons<br>prélevés en amont<br>et en aval du<br>broyeur</td><td>199* à 224<br>Nm³CH₄/tMVSin<br>(+13 %)</td><td>Amélioration de<br>16% de la<br>cinétique de<br>dégradation</td><td>Méthanisation à la<br>ferme</td><td>(Bayard et<br>al., 2019)</td></tr><tr><td>Lisier / fumier /<br>ensilages<br>d'herbe, de<br>maïs et de<br>grains / grains<br>concassés</td><td>Mécanique<br>(Broyage)</td><td>Broyeur à<br>chaîne BIO-<br>TQZ de Andritz</td><td>Durée du<br>broyage : 15 s à<br>65% de la<br>puissance<br>maximale</td><td>2 Digesteurs de<br>800 m³ mésophile<br>fonctionnant en<br>parallèle. L'un est<br>alimenté avec un<br>substrat broyé</td><td>200* à 272<br>Nm³CH₄/tMVSin<br>(+36%)</td><td>La consommation<br>électrique du<br>broyeur a été<br>mesurée à 11.3 ±<br>1,3 kWh/t MB<br>pendant les essais</td><td></td><td>(Mönch-<br>Tegeder et<br>al., 2014)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Catégorie de prétraitement</td><td>Description prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Mélasse, ensilage de résidus de farine de maïs et lisiers porcins</td><td>Physique (Cavitation)</td><td>Biobang®</td><td>Rotacut (Vogelsang) BioBANG®, Three-ES - Italy, 20 kWel-Pression à l'entrée de 2 bars 2.0 - 2.5 m³/h installé entre le digesteur 1 et 2 3 mois de suivi de l'unité sans cavitation (référence) puis 6 mois de suivi avec cavitation</td><td>Méthaniseur mésophile (42°C) 3 digesteurs anaérobie en série de 1400 m³ chacun</td><td>+ 10%</td><td>Diminution de la viscosité de 31 à 37% (digesteur 3) et de la granulométrie du digestat avec comme conséquence une diminution des consommations électriques imputables à l'agitation et au pompage (-17%) et l'énergie de chauffage</td><td>Augmentation de 6% de la consommation électrique du site de méthanisation<br>Consommation d'énergie de 470 kJ/kg TS (40 kWé) pour la cavitation, compensée à près de 80% par la réduction des consommation d'énergie liées au broyage et à l'agitation<br>Production d'inhibiteurs possible</td><td>(Garuti et al., 2017)</td></tr><tr><td>Papier filtre, concentré alimentaire, fibre de foin, ensilage d'herbe et de maïs</td><td>Biologique (Enzyme)</td><td>Test de différentes enzymes dont MethaPlus® L100 Plus L 100 à échelle laboratoire. Test de MethaPlus® L100 sur 30 exploitations agricoles à taille réelle</td><td>Absence de données sur les modalités d'application des enzymes</td><td>Pilote puis industrielle (30 exploitations agricoles)</td><td>MethaPlus® L100 plus L 100 identifié comme le plus efficace à l'échelle laboratoire (production de sucres) +15% de production de biogaz à l'échelle pilote +4-35% de production de biogaz à l'échelle industrielle comparativement à la production attendue en théorie (+18% en moyenne)</td><td>Le bénéfice lié à la production supplémentaire compenserait le coût des enzymes<br>Il faut toutefois préciser que l'augmentation de la production de gaz estimée est faite par rapport à la production attendue en théorie ce qui peut amener des biais</td><td>(Gerhardt et al., 2007) d'après (Kaiser, 2004)</td></tr><tr><td>Bouse de vache, ensilage</td><td>Biologique (Enzyme)</td><td>MethaPlus® L100</td><td>Dosage non connu</td><td>Digesteurs, mésophile (2 x</td><td>Augmentation de l'énergie produite : +</td><td>Réduction des difficultés de</td><td>(DSM, 2013) France</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>d'herbe</td><td></td><td></td><td></td><td>2285 m³)</td><td>12%</td><td>pompage et agitation.</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Ensilage de maïs, fumier, ensilage de culture entière</td><td>Biologique (Enzyme)</td><td>MethaPlus® L100</td><td>Dosage non connu</td><td>Digesteur mésophile (2560 m³)</td><td>Amélioration de la conversion de la biomasse (10%)</td><td>Diminution de la production de digestat</td><td></td><td>(DSM, 2014) Allemagne</td></tr><tr><td>Ensilage de maïs et seigle</td><td>Biologique (Enzyme)</td><td>Enzyme de DSM produite à partir d'Aspergillus niger et trichoderma logiderma</td><td>Incorporation aux intrants 100 g/kg MS</td><td>2 Digesteurs de 2000 m³ fonctionnant en parallèle avec et sans enzyme 5-5,8 kg MSV/m³.j</td><td>+ 2,6% à 4,7% de production électrique</td><td>Diminution de la viscosité du digestat</td><td></td><td>(Schimpf et al., 2013)</td></tr><tr><td>Fumiers, Matières stercoraires, Pailles de maïs, Digestat réincorporé</td><td>Biologique Micro-organismes sélectionnés</td><td>Bactériométha®</td><td>Application directement sur la litière des animaux à la création (1/3 de la dose) puis 15 jours avant curage (2/3 dose) Dose : 0,8 kg/m³ de fumier</td><td>Méthanisation voie sèche 4 garages</td><td>Production d'énergie supérieure avec Bactériométha® : 18% d'écart</td><td>Diminution significative des odeurs des intrants</td><td></td><td>(SOBAC, 2018) Fournisseur</td></tr><tr><td colspan="9">Echelle pilote/Laboratoire</td></tr><tr><td>Paille et litière accumulée</td><td>Mécanique (extrusion)</td><td>Extrudeur pilote de 18 kg/h</td><td>Rotation des vis à 600 tour/min 5 configurations de vis testées</td><td>Test de potentiel méthanogène</td><td>Augmentation de la production de méthane 4 à 29% (28 jours de dégradation) -2 à 16% (60 jours de dégradation)</td><td>Augmentation de l'accessibilité des sucres</td><td>Bilan énergétique négatif à cette échelle pilote : Consommation énergétique de 226-324 kWh/t</td><td>(Wahid et al., 2015)</td></tr><tr><td>Fumier bovin et paille de blé</td><td>Physique</td><td>Ultrasons</td><td>Fréquence : 24 kHz</td><td>Pilote infiniment mélangé (21 m³) 35°C</td><td>193* à 249 Nm³CH₄/tMVS (+29 %)</td><td></td><td></td><td>(Zieliński et al., 2019)</td></tr><tr><td>Fumier bovin</td><td>Physique</td><td>Ultrasons</td><td>520 kJ/kg TS</td><td>Pilote (18,75 L) 55,1°C</td><td>290 à 460 m³ Nm³CH₄/tMVS (+59%)</td><td></td><td></td><td>(Ormaechea et al., 2018)</td></tr><tr><td>Fumier bovin, biodéchets et glycérine</td><td>Physique</td><td>Ultrasons</td><td>1,040 kJ/kgTS.</td><td>Pilote (18,75 L) 55,1°C</td><td>290* à 520 Nm³CH₄/tMVS (+79 %)</td><td></td><td></td><td>(Ormaechea et al., 2016)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Catégorie de prétraitement</td><td>Description prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Fumier bovin et paille de blé</td><td>Physique</td><td>Cavitation</td><td>Pompe hydrosonique 2 kW</td><td>Pilote infiniment mélangé (21 m³) 35°C</td><td>193* à 228 Nm³CH₄/tMVS (+18 %)</td><td></td><td></td><td>(Zieliński et al., 2019)</td></tr><tr><td>Macrophyte Potamogeton maackianus</td><td>Thermo-chimique</td><td>Alcalin</td><td>80°C, 3h 20 g NaOH/100 gMS</td><td>Pilote infiniment mélangé (4,5L) 37 et 55°C</td><td>+42 % en mésophile et +8% en thermophile</td><td></td><td>Diminution de la production après 22 jours de digestion (inhibition lié à la lignine dissoute) puis acclimatation</td><td>(Koyama et al., 2017)</td></tr><tr><td>Ensilage de sorgho fourrager</td><td>Thermo-chimique</td><td>Alcalin</td><td>40°C, 24h 10 g NaOH/100 gMS</td><td>Pilote infiniment mélangé (1,5L) 35°C</td><td>237* à 297 Nm³CH₄ t⁻¹ MVS (+25 %)</td><td>Meilleure stabilité du pilote alimenté par l'ensilage prétraitée (augmentation de l'alcalinité)</td><td></td><td>(Sambusiti et al., 2013)</td></tr><tr><td>Tige de tournesol</td><td>Thermo-chimique</td><td>Alcalin</td><td>55°C, 24h 4 g NaOH/100 gMS</td><td>Pilote infiniment mélangé (1,5 L) 35°C</td><td>152* à 191 Nm³CH₄ t⁻¹ MVS (+26 %)</td><td></td><td></td><td>(Monlau et al., 2015)</td></tr><tr><td>Fibres des fumier bovin digéré</td><td>Thermo-chimique</td><td>Alcalin</td><td>121°C, 24h 4 g NaOH/100 gMS</td><td>Pilote infiniment mélangé (2,4 L) 53°C</td><td>+25% avec 30% MVS intrant prétraitée</td><td></td><td></td><td>(Tsapekos et al., 2016)</td></tr><tr><td>Déchets de citron et déchets ménagers</td><td>Thermo-chimique</td><td>Explosion à la vapeur</td><td>150°C, 20 min, 60 bars</td><td>Pilote infiniment mélangé (5 L) 55°C</td><td>102* à 537 Nm³CH₄/tMVS +426% (BMP)</td><td>Dégradation du D Limonene (94,3%)</td><td></td><td>(Forgács et al., 2012)</td></tr><tr><td>Fumier</td><td>Thermo-chimique</td><td>Explosion à la vapeur</td><td>170°C, 25 min, 4 bars oxygène</td><td>Pilote infiniment mélangé (30 L) 55°C</td><td>70* à 320 Nm³CH₄/tMVS (+357 %)</td><td>Amélioration de la dégradation de la lignine</td><td></td><td>(Ahring et al., 2015)</td></tr><tr><td>Fraction fermentescible des ordures ménagères</td><td>Biologique</td><td>Pré-compostage</td><td>Inoculation avec du compost mature 2,5% vol 24h à T ambiante</td><td>Pilote infiniment mélangé 4,5 L 55°C</td><td>+73,3%</td><td></td><td></td><td>(Fernandez.-Güelfo et al., 2011)</td></tr><tr><td>Herbe ensilée</td><td>Biologique (enzyme)</td><td>MethaPlus® L100 Application directe</td><td>Introduction avec les intrants à une concentration de 200 mg/kg de MS puis niveau d'entretien à 100 mg/kg de MS à partir de la 10ème semaine.</td><td>Pilote (50 L), pH 8,4, 37°C, alimenté 3 fois par semaine, homogénéisation manuelle lors des introductions, ensilage avant méthanisation</td><td>Pas d'augmentation de la production de biogaz</td><td>Stabilise la teneur en MS dans le réacteur et diminue la viscosité</td><td></td><td>(De Moor et al., 2013)</td></tr><tr><td>Ensilage de</td><td>Biologique</td><td>Différentes</td><td>Application</td><td>Pilote (150 à 400</td><td>Aucun effet sur la</td><td>Dégradation</td><td></td><td>(Binner et</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Catégorie de prétraitement</td><td>Description prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>maïs</td><td>(enzyme)</td><td>enzymes testées dont Méthaplus et Viscozym</td><td>directe</td><td>L), 40 ou 50°C pour 2 enzymes : Optimase (Schmack Biogas AG) et Biogasverstärker (Bioreact)</td><td>production de méthane</td><td>partielle ou totale des enzymes dans le digesteur en moins d'1 h</td><td></td><td>al., 2011)</td></tr></tbody></table>

<footnote>* performance de la méthanisation sans prétraitement</footnote>
# Annexe 4 : Performances des prétraitements appliqués à l'échelle industrielle ou pilote/laboratoire pour les boues de stations d'épuration

Résultats à l'échelle industrielle, en réacteurs continus à l'échelle pilote ou laboratoire ou en BMP uniquement pour les procédés innovants

<table><thead><tr><th>Biomasses /<br>Effluents</th><th>Type de<br>prétraitement</th><th>Conditions<br>prétraitements</th><th>Conditions<br>méthanisation</th><th>Production de<br>méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="8"><strong>Echelle industrielle</strong></td></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Hydrolyse<br>thermique<br>injection de<br>vapeur +<br>détente(Flash)</td><td>Sur boues<br>épaissies à 16-<br>18 MS<br>165-180°C<br>30-60 min</td><td>CSTR<br>TSH 17 j</td><td>243* à 274<br>m³/t<sub>MS</sub><br>(+13 %)</td><td>Stérilisation<br>Réduction de la<br>viscosité<br>Meilleure<br>déshydratabilité<br>Accélération de la<br>dégradation<br>Augmentation de la<br>charge<br>Réduction des<br>odeurs</td><td>Procédé Cambi<br>Résultats sur STEP de Hamar<br>(Norvège) de 90 000 EH<br>Phase liquide du digestat doit être<br>retournée en tête de STEP (DCO<br>« colorée » et composés azotés)<br>Procédé Cambi implanté sur > 60 sites<br>dans le monde (Barber, 2016)</td><td>Kepp et<br>al.2000</td></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Explosion<br>vapeur</td><td>140°C<br>1 min<br>0,6 MPa</td><td>CSTR<br>2 étapes<br>55-53°C</td><td>Biogaz<br>507* à 599<br>m³/t<sub>MVin</sub><br>(+18%)</td><td></td><td>Résultats sur station de Liberec,<br>(République Tchèque) 100 000 EH</td><td>(Zabransk<br>a et al.,<br>2006b)</td></tr><tr><td>Boues activée<br>(aération prolongée)</td><td>Hydrolyse<br>thermique +<br>détente</td><td>160°C, 30 min</td><td>CSTR</td><td></td><td>Augmentation de<br>l'abattement des<br>MV de 35 à 50%</td><td>Procédé Biothélys (Véolia)<br>Résultats sur STEP de Saumur<br>(France)</td><td>(Chauzy et<br>al., 2008)</td></tr><tr><td>Boues mixtes (40%<br>boues activées)</td><td>Hydrolyse<br>thermique<br>injection de<br>vapeur +<br>détente(Flash)</td><td>Sur boues<br>activées<br>seulement</td><td>CSTR<br>TSH 22 j<br>Mésophile</td><td>220* à 263<br>m³/t<sub>MS</sub><br>(+20 %)</td><td>Déshydratabilité<br>augmente de 19,3<br>à 25% MS<br>Réduction de<br>boues solides<br>après séparation<br>de phase de 13145<br>à 9454 t/an</td><td>Procédé Cambi<br>Résultats sur STEP Amperverbang<br>(Allemagne)</td><td>(Barber B.<br>et al.,<br>2017)</td></tr><tr><td>Boues mixtes (40%)</td><td>Hydrolyse</td><td>Cambi sur</td><td>CSTR</td><td>220* à 317</td><td>Déshydratabilité</td><td>Procédé Cambi Solid Stream</td><td>(Barber B.<br>et al.,</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Type de prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>boues activées)</td><td>thermique injection de vapeur + détente(Flash)</td><td>boues digérées épaissies, séparation de phase et recirculation de la phase liquide dans le digesteur</td><td>TSH 22 j Mésophile</td><td>m³/tMS (+44 %)</td><td>augmente de 19,3 à 36,6% MS Réduction de boues solides après séparation de phase de 13145 à 5203 t/an</td><td>Résultats sur STEP Amperverbang (Allemagne)</td><td>2017)</td></tr><tr><td>Boues digérées</td><td>Hydrolyse thermique continue Injection de vapeur</td><td>165°C, 30 min 0,9 MPa, Configuration digestion, lyse, digestion</td><td>2 CSTR HRT = 12 j dans le 1er HRT = 16 j dans le 2nd</td><td>Augmentation de 15-20% Biogaz 10 000 Nm³/j dans 1er et 9287 Nm³/j dans le 2nd).</td><td>Réduction de 30% de la quantité de boues</td><td>Procédé Exélys (Véolia) Résultats sur STEP de Marquette-lez-Lille (France) 700 000 EH</td><td>(Zhao et al., 2015)</td></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Enzymatique</td><td>2 glycosilases (Novosyme A/S) 2.5 kg de chaque enzyme/tonne MS) ajout dans le digesteur</td><td>CSTR TRH = 24 j 35°C mais boucle échangeur thermique à 55°C pendant 30 à 40 min toutes les 4 h</td><td>+10 à 20%</td><td>Amélioration de la déshydratatibilité</td><td>Essai de 6 mois sur une STEP</td><td>(Wawrzynczyk, 2007)</td></tr><tr><td>Boues mixtes (62% boues activées)</td><td>Sonication</td><td>Appliqué à 25% des boues activées</td><td>CSTR TSH= 18 j</td><td>Biogaz 7680 m³/j +30%</td><td>Augmentation de la dégradation de MO de 42% (sans sonication) à 54% et réduction de la MV dans le digestat (de 60% à 54%)</td><td>Résultats sur STEP de Meldorf Allemagne (65 000 EH). Technologie Ultrawaves GmbH</td><td>(Neis et al., 2008)</td></tr><tr><td>Boues</td><td>Sonication</td><td>20kHz Appliqué à 100% des</td><td>CSTR TSH= 18 j</td><td>Biogaz +30%</td><td>Elimination des filamenteuses Réduction de la</td><td>Résultats sur STEP de Meldorf Allemagne (65 000 EH). Technologie Ultrawaves GmbH</td><td>(Neis et al., 2008)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Type de prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Boues mixtes (66% secondaires)</td><td>Sonication</td><td>20 kHz<br>13.7 W/cm²<br>Débit de boues<br>8.33 m³/s<br>TSH 1.5 s</td><td>CSTR 5000<br>m³<br>29-33°C<br>TSH 22,5 j,</td><td>+13 à +58%<br>pendant<br>l'essai.<br>En fin d'essai<br>de 620° à 900<br>L biogaz/j<br>(+45%)<br>charge env<br>120 m³ boues<br>/j</td><td>MV dans le<br>digestat (de 60% à<br>45%)</td><td>Résultats sur STEP Ulu Pandan Plant<br>Singapour</td><td>(Xie et al.,<br>2007)</td></tr><tr><td>Boues concentrées</td><td>Homogénéisate<br>ur haute<br>pression</td><td>150 bars débit :<br>2,7 m³.h⁻¹</td><td></td><td>+30%</td><td></td><td>Démonstration sur STEP</td><td>(Onyeche,<br>2007)</td></tr><tr><td>Boues mixtes (32% secondaires)</td><td>Hautte pression<br>+ alcalin:</td><td>830 bar +NaOH<br>8000 Lboues/h<br>Prétraitement<br>des boues<br>activées<br>uniquement</td><td>CSTR<br>Mésophile<br>TSH 19 j</td><td>Très faible<br>impact.</td><td>Augmentation<br>élimination MO<br>+14 %<br>Réduction de la<br>viscosité des<br>boues secondaires<br>de 258 centistokes<br>à 25 centistokes</td><td>Démonstration STEP Las Angeles<br>(Joint Water Pollution Control Plant)<br>Etas-Unis<br>Procédé Microsuldge</td><td>(Stephens<br>on et al.,<br>2007)</td></tr><tr><td>Boues mixtes<br>épaissies</td><td>Electroporation<br>Champs pulsés</td><td>20-30 kV<br>quelques msec<br>Traitement de<br>65% du débit<br>de boues</td><td>CSTR<br>3,300 m³<br>Mésophile<br>TSH: 30-35 j</td><td>De 38 000 à<br>60 500 kWh/j<br>(+59 %)</td><td>Amélioration<br>abattement MO :<br>de 52 à 56% et<br>augmentation de la<br>charge<br>Augmentation de la<br>température des<br>boues (réduction<br>de la<br>consommation de</td><td>Procédé OpenCeITM. Résultats sur<br>STEP de Mesa-Etats Unis</td><td>(Rittmann<br>et al.,<br>2008)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Type de prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Boues urbaines</td><td>Centrifugeuse lyseuse</td><td>3140 rpm<br>39 m3 h-1</td><td>CSTR<br>2*4400 m3<br>TSH = 40 j<br>mésophile</td><td>Biogaz<br>335* à 422<br>Nm³/t<sub>MV Sin</sub><br>(+26 %)</td><td>chaleur du digesteur</td><td>Résultats sur la station de Liberec, (République Tchèque) 100 000 EH</td><td>(Zabransk a et al., 2006a)</td></tr><tr><td>Boues urbaines</td><td>Centrifugeuse lyseuse</td><td>2250 rpm<br>12 m3 h-1</td><td>CSTR<br>2*1800 m3<br>TSH = 35 j<br>mésophile</td><td>Biogaz<br>462* à 529<br>Nm³/t<sub>MV Sin</sub><br>(+15 %)</td><td></td><td>Résultats sur station de Fürstenfeldbruck, (Allemangne) 70 000 EH</td><td>(Zabransk a et al., 2006a)</td></tr><tr><th colspan="8">Echelle pilote/Laboratoire</th></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Hydrolyse thermique, faible température:</td><td>70°C<br>9-48 h</td><td>CSTR 5 L<br>55 °C<br>TSH: 10 d</td><td>150* à 180<br>m³/t<sub>MV Sin</sub><br>(+20 %)</td><td></td><td>Besoin en chaleur couvert par l'augmentation de la production de méthane</td><td>(Ferrer et al., 2008)</td></tr><tr><td>Boues activées</td><td>autohydrolyse microaerobie:</td><td>Flacons fermés<br>25% vol boues,<br>75% vol air<br>55°C<br>12 h</td><td>CSTR 30 L<br>35 °C<br>TSH: 20 d<br>charge=3,8 kg<br>DCO/ m3 d</td><td>10 L/j<br>+ 20 %</td><td></td><td></td><td>(Souza et al., 2013)</td></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Microaeration:</td><td>4volumes<br>d'air/gTS<br>35 °C, 4 h</td><td>CSTR 14 L<br>35 °C<br>TSH: 20 d</td><td>120 m³/t<sub>MV Sin</sub><br>+16,4%</td><td>détérioration déshydratabilité et augmentation de la viscosité</td><td></td><td>(Ruan et al., 2019)</td></tr><tr><td>Boues activées</td><td>Thermique</td><td>134°C 3.4 bar<br>30 min</td><td rowspan="2">CSTR 50 L<br>TSH=25 j,<br>37°C</td><td rowspan="2">107* m³/t<sub>MV Sin</sub><br>+49%<br>+142 %</td><td rowspan="2"></td><td>Bilan énergétique<br>+2.50 kJ/g MVS<br>+4.17 kJ/g MVS<br>Mais la consommation de NaOH n'est pas considérée (dose non donnée dans l'article)</td><td rowspan="2">(Chen et al., 2020)</td></tr><tr><td></td><td>Thermique + alcalin</td><td>134°C 3.4 bar<br>30 min, pH 12<br>(NaOH)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Type de prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Boues activées</td><td>Alcalin</td><td>KOH 5 g KOH/100 g MS 20gMV/L 25 °C, 2 jours</td><td>CSTR 2.5 L TSH=20 j, 37°C</td><td>109* m³/t<sub>MV Sin</sub> +39%</td><td>Augmentation de la fraction d'azote minéralisée dans le digestat (NH4+)</td><td>KOH doit être favorisé par rapport à NaOH si valorisation agronomique du digestat</td><td>(Elalami et al., 2020)</td></tr><tr><td>Boues mixtes</td><td>Acide</td><td>HCl, pH 2, 24h à 4°C</td><td>Semi-continu 22L, 35°C, TSH=12j,</td><td>141* m³/t<sub>MV Sin</sub> +10%</td><td>Amélioration déshydratabilité (-40% de polymères pour même MS)</td><td></td><td>(Devlin et al., 2011)</td></tr><tr><td>Boues activées</td><td>Acide</td><td>Acide nitreux HNO2 Produit in situ NaNO2, 20 g N/L +HCl 1M Ajout acide 1.8 mg N/L 24 h, 25°C</td><td>Semi-continu 1L, 35°C, TSH=15j, charge=2.1gM V/Lj</td><td>132* m³/t<sub>MV Sin</sub> + 16%</td><td>Amélioration de la déshydratabilité +14% (MS des boues déshydratées</td><td>Bilan économique positif sur une STEP hypothétique de 400 000 EH.</td><td>(Wei et al., 2018)</td></tr><tr><td rowspan="2">Boues activées</td><td rowspan="2">Ozonation</td><td>0.05 gO3 g<sup>-1</sup> MS en prétraitement</td><td rowspan="2">CSTR2 L 35 °C TSH: 28 d</td><td>120* m³/t<sub>MV Sin</sub> +108%</td><td rowspan="2">Amélioration élimination MS de 31% à 59%<br>De 31% à 85%</td><td rowspan="2">Précédé utilisé industriellement sur la ligne eau pour la réduction des boues (Biolysis O-Suez, Aspal-Air Liquide, Praxair Lyso)<br>Couteux en prétraitement de méthanisation, risque de minéralisation et perte de potentiel méthane<br>Limité en post-traitement (milieu réducteur complexe, nombreuses réactions)</td><td rowspan="2">(Goel et al., 2003)</td></tr><tr><td>0.045 gO3 g<sup>-1</sup> MS en post-traitement + recirculation</td><td>360* m³/t<sub>MV Sin</sub> 0%</td></tr><tr><td></td><td>Oxydation</td><td>Procédé Fenton pH3 (H2SO4) 0.067 g Fe(II)/g H<sub>2</sub>O<sub>2</sub> et 60 g H<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/kg MS 60 min</td><td>Semi-continu 13L, 55°C, TSH=5j</td><td>400* m³/t<sub>MV Sin</sub> +36%</td><td>Diminution du temps de succion capillaire mais pas d'effet sur la déhydratation sur filtre presse</td><td></td><td>(Erden & Filibeli, 2010)</td></tr><tr><td>Boues urbaines</td><td>Microondes</td><td>800 W 3,5 min 336 kJ/kg boues T<sub>finale</sub>=80°C</td><td>CSTR 50 L TSH=20 j, 37°C Cva= 1.425 kg/m<sup>3</sup>j</td><td>*3367 L/m<sup>3</sup><sub>boue</sub> +50%</td><td></td><td>Bilan énergétique <0 -279 MJ/m<sup>3</sup><sub>boue</sub><br>Bilan économique <0 -2,66 €/m<sup>3</sup><sub>boue</sub></td><td>(Appels et al., 2013)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Type de prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Boues activées épaissies</td><td>Microondes</td><td>2450 MHz<br>Rampe<br>2.25°C/min<br><br>80°C 1 min<br><br>160°C 1 min</td><td>Codigestion avec boues primaires préfermentées (33%) Semi-continu, CSTR 1 L TSH= 20 j mésophile</td><td>+6%<br>+11%</td><td>Digestats « class B biosolids » après digestion mésophile « class A biosolids » après digestion thermophile</td><td>Bilan production d'électricité négatif<br>-2,1kJ/g MVS<sub>in</sub><br>-15,6 kJ/g MVS<sub>in</sub></td><td>(Kor-Bicakci et al., 2019)</td></tr><tr><td>Boues activées épaissies 8% TS</td><td>Microondes+ H<sub>2</sub>O<sub>2</sub></td><td>MO 2450MHz 600W<br>80°C<br>0,2 gH<sub>2</sub>O<sub>2</sub>/gTS<br>50% des boues traitées</td><td>Semi-continu 2L, 37°C, TSH=20j, charge=2.92g MV/Lj</td><td>215* m<sup>3</sup>/t<sub>MV Sin</sub><br>+20%</td><td>Diminution de la viscosité</td><td>Coût élevé</td><td>(Liu et al., 2018)</td></tr><tr><td colspan="8" style="text-align: left; font-weight: bold;">Testé en BMP</td></tr><tr><td>Boues activées 12gMS/L</td><td>Oxydation</td><td>K2FeO4 200mg (FeVI)/L<br>1 h 600 rpm, 25°C</td><td>Batch, 37°C 30 j</td><td>89 m<sup>3</sup>/t<sub>MV Sin</sub><br>+42%</td><td></td><td></td><td>(He et al., 2018)</td></tr><tr><td>Boues activées</td><td>Radiofréquence RF<br>Microonde MO</td><td>RF:13,56 MHz<br>MO:2,45 GHz<br>Rampes:3°C/min<br>60°C, palier 0 min<br>120°C palier 0 min<br>120°C palier 2h</td><td>BMP</td><td>0,346* kJ/g boues<br>RF= +5%<br>MO=+7%<br>RF= +14%<br>MO=+12%<br>RF= +20%<br>MO=+17%</td><td></td><td>Bilan production d'énergie (énergie nette) plus favorable dans le cas des radiofréquences<br>RF=0,32 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub><br>MO= 0,14 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub><br>RF=0,30 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub><br>MO= -0,28 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub><br>RF=-0,60 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub><br>MO= 0,28 kJ.g<sup>-1</sup><sub>boue</sub></td><td>(Hosseini Koupaie et al., 2018)</td></tr></tbody></table>
Annexe 5 : Performances des prétraitements appliqués à l'échelle pilote/laboratoire sur les déchets graisseux et coproduits animaux

<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="9">Echelle laboratoire</td></tr><tr><td>Déchets d'abattoir</td><td>Thermique</td><td>Stérilisation</td><td>133°C, 20 min, &gt; 3 bars</td><td>CSTR 10 L, 35 °C et 55°C<br>HRT= 50 j<br>Charge 1,5 gMVS/L j</td><td>Mésophile 720 m³/t<sub>MVS</sub><br>Thermophile : réacteur instable : accumulation AGV, NH<sub>4</sub><sup>+</sup>, et acides gras longue chaîne</td><td></td><td></td><td>(Bayr et al., 2012b)</td></tr><tr><td>Déchets d'abattoir de bœuf, catégorie 3, taille 2/3 cm<br>Dilution dans eau 1 :2,7</td><td>Thermique</td><td>Pasteurisation</td><td>70°C, 2 h</td><td>CSTR, 35°C<br>TSH 125 j<br>Charge 1,3 gMVS/L j</td><td>1070 m³<br>biogaz/t<sub>MVSin</sub><br>65-70% CH<sub>4</sub><br>Diminution de la production à HRT= 105 j et charge 1,6 gMVS/Lj</td><td></td><td>Accumulation d'AGV et acides gras longue chaîne si charge trop élevée</td><td>(Escudero et al., 2014)</td></tr><tr><td>Graisses de carcasses</td><td>Thermo-chimique</td><td>Saponification</td><td>0.04 mol NaOH/g DCO (pH 12)<br>70°C, 1 h</td><td>CSTR 5 L Semi-continu, avec recirculation du digestat (20%)<br>HRT=33 j<br>Charge 0,95 et 2,2 gDCO/Lj</td><td>Pas d'impact à la charge de 0,95 gDCO/L j +13% : 341 m³/t<sub>DCO</sub> à charge de 2,2 gDCO/Lj<br>Amélioration de la cinétique : +53% pour la production journalière maximale pour les deux charges</td><td>Emulsification des déchets et amélioration de leur biodisponibilité</td><td></td><td>(Affes et al., 2013)</td></tr><tr><td>Codigestion déchets d'abattoir +lisier bovin (1 :3)</td><td>Thermique</td><td>Pasteurisation</td><td>70°C, 1 h<br>Appliqué au mélange<br>Taille (&lt;12 mm)</td><td>CSTR 5 L, 35 °C<br>HRT= 21 j<br>Charge 2,1-2,4 gMVS/Lj</td><td>Légère augmentation +7% 290 ± 10 m³/t<sub>MVSin</sub> pasteurisé vs 270 ± 10 m³/t<sub>MVSin</sub> non pasteurisé</td><td></td><td></td><td>(Luste et al., 2012)</td></tr><tr><td></td><td>Mécanique</td><td>Ultrasons</td><td>1000 kJ/kgMS</td><td></td><td>Pas d'effet significatif (+11%)</td><td></td><td></td><td></td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Déchets d'abattoir (volailles) 40% (base MS) de graisses</td><td></td><td></td><td></td><td>CSTR 3 L 34°C TSH 36 j Charge 1,2 gMVS/Lj</td><td>300 ± 20 m³/t<sub>MVSin</sub> prétraité vs 270 ± 10 m³/t<sub>MVSin</sub> non traité</td><td>Formation de composés récalcitrants (polymères complexes comprenant de l'azote) dans substrat prétraité</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Codigestion Déchets d'abattoir (volailles 40% graisses) + FFOM (0.7% graisses)</td><td>Mécanique+ Thermique</td><td>Broyage &lt; 3mm Stérilisation</td><td>133°C, 20 min, &gt; 3 bars</td><td>CSTR 3 L 34°C TSH 36 j Charge 2,6 gMVS/Lj</td><td>-9 % (2,9 L/j)</td><td>Digesteurs instables avec ou sans prétraitements, accumulation de d'AGV et d'acides gras longue chaine. Problèmes de moussage</td><td></td><td>(Cuetos et al., 2010)</td></tr><tr><td>FFOM (tri à la source) 82% massique + Déchets alimentaires 3% + déchets abattoirs 15%</td><td>Mécanique + thermique Echelle industrielle</td><td>Dilution, élimination des sacs puis pasteurisation</td><td>2 pulpeurs (addition d'eau)+ disperseur +tamisage Pasteurisation dans tank 8 m3 70°C, 1 h</td><td>CSTR 5 L 52°C TSH 35 j Charge 3 g MVS/Lj</td><td>Aucun impact : 17,0 ± 0,9 MJ/kg<sub>MVS</sub> après pasteurisation contre 17,3 ± 0,9 MJ/kg<sub>MVS</sub> sans pasteurisation</td><td>Méthaniseur industriel d'Uppsala-Suède) Pasteurisation nécessite 1.72± 0.14 MJ/kgMVS (9% de l'énergie produite par le méthaniseur) Simulation d'hygiénisations thermophiles intégrées (52°C, 10h nécessiterait 1 MJ/kg VS, soit 5% de l'énergie produite)</td><td>(Grim et al., 2015)</td><td></td></tr><tr><td>Codigestion graisses de STEP + boues mixtes 5 : 95 (%MV)</td><td>Thermique</td><td>stérilisation</td><td>133°C, 20 min &gt; 3 bar Sur graisses seulement</td><td>CSTR 5,5 L semicontinu 37°C, TSH 10 j</td><td>Pas de différence significative (3%) sur la production de méthane</td><td></td><td></td><td>(Grosser et al., 2020)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Catégorie de prétraitement</td><td>Description prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Site et indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Codigestion déchets d'abattoir +boues d'épuration (1 :7)</td><td></td><td>Pasteurisation</td><td>70°C, 1 h Appliqué au mélange</td><td>CSTR 4 L, 35°C HRT= 20 j</td><td>Pas d'impact significatif sur le rendement spécifique: 430 ± 40 m³/t<sub>MVS</sub> pasteurisé vs 400 ± 30 m³/t<sub>MVS</sub> non pasteurisé mais augmentation de la concentration de l'alimentation et de la production journalière</td><td>Substrat plus homogène Diminution de 10% de la taille des déchets d'abattoir</td><td></td><td>(Luste &amp; Luostarinen, 2010)</td></tr><tr><td>Codigestion Graisses et Huiles (FOG en anglais) + boues activées 70 : 30 ou 60 : 40</td><td>Biologique</td><td>Hydrolyse hyperthermophilie</td><td>CSTR 70°C HRT = 2 j</td><td>CSTR 55°C HRT = 15 j (contrôle) ou 13 j après hydrolyse</td><td>Mélange 70 : 30 + 65 %<br/>576 ± 19 vs 349 ± 54 m³/t<sub>MVS</sub><br/>Mélange 60 : 40 + 21%<br/>534 ± 33 vs 440 ±20 m³/t<sub>MVS</sub></td><td>Hygiénisation (Class A biosolids)</td><td>Meilleur bilan énergétique pour le système à 2 étapes hyperthermophile/the rmophile que le thermophile monoétape</td><td>(Garuti et al., 2017)</td></tr><tr><td>Codigestion Graisses et Huiles (FOG)+boues primaires 1 : 33 (vol/vol)</td><td>Thermochimique</td><td></td><td>pH=10 (NaOH), 55°C, 24 h</td><td>Méthanisation 2 étapes<br/>CSTR 15 L 55°C HRT=24 j + 24 j<br/>Charge = 1,83 gMVS/L j</td><td>+37% sur production journalière (17,7 L/j avec prétraitement vs 12,9 L/j sans</td><td></td><td></td><td>(Li et al., 2015)</td></tr><tr><td>Codigestion boues secondaires + eaux graisseuses de restaurant (90/10)</td><td>Thermochimique</td><td>Thermocalcins/saponification</td><td>80°C, 30 min, pH=8, 0,14gKOH/gMVS</td><td>CSTR 2 L, 35°C, TSH=21 j</td><td>+58% de 172 à 271 m³/t<sub>MVS</sub></td><td></td><td>Coût élevé de KOH</td><td>(Carrere et al., 2012)</td></tr></tbody></table>
Annexe 6 : Performances des prétraitements appliqués à l'échelle industrielle et pilote/laboratoire sur les biodéchets

<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="9"><strong>Echelle industrielle</strong></td></tr><tr><td>Déchets municipaux alimentaires, déchets verts, papiers et couches ainsi que des déchets triés incorrectement (métaux, pierres, plastiques...)</td><td>Thermique</td><td>Procédé Cambi</td><td>Tamisage et séparation des déchets les plus lourds 170°C, Flash détente</td><td></td><td>60 m³ CH₄ à partir de 620 kg de déchets triés (sur 1000 kg de déchets entrant) + production 150 kg digestat</td><td>Forte réduction de la viscosité des déchets, ce qui permet la séparation des déchets indésirables (plastiques)</td><td>Méthaniseur Lilleharmmer (Norvège) 14 000 t/an de déchets</td><td>(Panter & Kleiven, 2005)</td></tr><tr><td colspan="9"><strong>Echelle pilote</strong></td></tr><tr><td>FFOM</td><td>Mécanique</td><td>Presse</td><td>Seulement la fraction liquide est utilisée pour la méthanisation (la fraction solide est compostée)</td><td>CSTR 0,23 m³ 37 °C et 55°C TSH=20j Charge = 3-6 gMVS/L j</td><td>Maximum 820 et 900 m³biogaz/tMVS à 4,5 gMVS/L j en mésophile et thermophile Moyenne 520 m³CH₄/tMVS (mésophile) et 619 m³CH₄/tMVS (thermophile)</td><td>33 kWh consommés par tonne de biodéchets traités</td><td></td><td>(Micolucci et al., 2016)</td></tr><tr><td>FFOM diluée avec des boues</td><td>Mécanique</td><td>Extrusion</td><td>Grille 8 mm</td><td>CSTR, 1 m³ 10% TS 40°C Charge 4,3 gMVS/ L j</td><td>508 m³ biogaz/tMVS</td><td></td><td></td><td>(Novarino & Zanetti, 2012)</td></tr><tr><td>FFOM</td><td>Biologique</td><td>« pré compostage » auto échauffement</td><td>Durée &lt; 1 semaine</td><td>Réacteur agité, 3 m³ 55°C 16-22% MS HRT=6 j Charge 17,8</td><td>-11% TSH 6 j 230 vs 350 m³/tMVS +32 %</td><td></td><td></td><td>(Mata-Alvarez et al., 1993)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td></td><td></td><td></td><td></td><td>gMVS/L j<br>HRT=12 j<br>Charge 9,7 gMVS/L j</td><td>TSH12 j<br>410 vs 320 m³/t<sub>MVS</sub></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td colspan="9">Echelle laboratoire</td></tr><tr><td rowspan="2">Déchets de cantine</td><td>Thermique + séparation</td><td>Stérilisation + élimination de la phase graisseuse</td><td>121°C 30 min Graisses éliminées 33%</td><td rowspan="2">CSTR 22 L<br>3% TS<br>35°C<br>TSH=20j<br>Charge 1,39 gMVS/L j</td><td>Prétraité 482 m³/t<sub>MVS</sub> stable<br>Non traité 479 m³/t<sub>MVS</sub> instable</td><td rowspan="2">Prétraité la charge peut être augmentée à 1,84 gMVS/L j<br>Non traité la charge doit être diminuée à 1,1 gMVS/L j</td><td rowspan="2"></td><td rowspan="2">(Zhang et al., 2018c)</td></tr><tr><td>Adsorption</td><td>Ajout de bentonite dans le méthaniseur</td><td></td><td>Avec bentonite 584 m³/t<sub>MVS</sub> stable<br>Non traité 479 m³/t<sub>MVS</sub> instable</td></tr><tr><td>Déchets de cafétéria</td><td>Thermique + séparation</td><td>Stérilisation + centrifugation</td><td>134°C, 3,2 bars 30 min Seule la fraction solide est méthanisée, la fraction liquide est utilisée pour la production d'AGV</td><td>CSTR 10 L<br>TSH=20j<br>Charge 2 gDCO/Lj</td><td>+19%<br>310 m³/t<sub>MVS</sub> prétraité<br>260 m³/t<sub>MVS</sub> non traité</td><td>Diminution de 34% de la DCO solide et augmentation de 170% de la DCO de la fraction liquide</td><td>55kJ/kg pour le traitement thermique<br>Valeur économique : AGV+CH<sub>4</sub> : 83 US $/ton de déchet contre 29,5 US $/ton de déchet pour CH<sub>4</sub> seul</td><td>(Gianico et al., 2021)</td></tr><tr><td>Déchets municipaux et déchets de citron</td><td>Thermique</td><td>Explosion à la vapeur</td><td>150°C<br>20 min<br>60 bar</td><td>Semi-continu<br>55°C,<br>TSH 21j</td><td>560 m³/t<sub>MVS</sub></td><td></td><td></td><td>(Forgács et al., 2012)</td></tr><tr><td>FFOM taille particules 30 mm en moyenne</td><td>Biologique</td><td>« Compostage »</td><td>Inoculé avec du compost mature<br>2,5% (vol/vol)<br>Température ambiante<br>24 h</td><td>CSTR 5 L, 55°C<br>30% TS<br>TSH =15 j</td><td>+73%<br>0,26 vs 0,15<br>L/Lréacteur j</td><td></td><td></td><td>(Fernandez.-Güelfo et al., 2011)</td></tr><tr><td>Déchets de cantine +</td><td>Biologique</td><td>Aérobie</td><td>39°C 2 j<br>50 L/h air</td><td>Réacteur voie solide discontinu à recirculation de lixiviat</td><td>- 4% par rapport au frais<br>+ 144% par rapport au stocké non aéré</td><td></td><td></td><td>(Fisgativa et al., 2019)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Description prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Site et indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Contrôle stockage dans une fiole ouverte, 2 j à température ambiante</td><td></td><td></td><td></td><td>Liq/solide : 2,1 : 1</td><td>356 m³/t<sub>MVS</sub><br>371 m³/t<sub>MVS</sub> frais<br>146 m³/t<sub>MVS</sub> stocké</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Biodéchets triés à la source (Danemark) broyés (&lt;1cm) et retrait des sacs plastiques par tambour rotatif avec addition de 8% de paille de blé pour augmenter les MS</td><td rowspan="2">Chimique</td><td rowspan="2">Oxydation voie humide</td><td>185°C,<br>12 bar O<sub>2</sub>,<br>10 min<br>2 g/L Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></td><td>CSTR 3 L 55°C<br>TSH=20j<br>charge 2,1<br>gMVS/Lj</td><td>Pas d'impact 360 m³/t<sub>MVS</sub> avec ou sans prétraitement</td><td></td><td></td><td rowspan="2">(Lissens et al., 2004)</td></tr><tr><td>Digestat solide (après presse à vis, méthanieur Dranco 50000 t/an de biodéchets et déchets verts, broyés &lt; 5cmx2cm adition d'eau pour TS=40g/L</td><td>185°C,<br>12 bar O<sub>2</sub>,<br>15 min<br>2 g/L Na<sub>2</sub>CO<sub>3</sub></td><td>CSTR 3 L 55°C<br>TSH=15j<br>charge 1,45<br>gMVS/Lj brut et<br>0,9-1,2 gMVS/Lj prétraité</td><td>+31%<br>340± 20 vs 260 ±<br>30 m³/t<sub>MVS</sub></td><td>Perte de 16 % de la DCO</td><td></td></tr></tbody></table>
# Annexe 7 : Performances des prétraitements appliqués à l'échelle industrielle et pilote/laboratoire sur les algues

* performance de la méthanisation sans prétraitement

<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Eau douce/saline</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Freins/ indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td colspan="9">Echelle pilote/Laboratoire : essais en continu ou semi-continu</td></tr><tr><td>Monoraphidium sp., Stigeoclonium sp., Scenedesmus sp. and Nitzchia sp.</td><td>Eau douce</td><td>Physique (micro-ondes)</td><td>900W 3 min 70 MJ/kg MVS 26 g MS/L</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>170* à 270 Nm³CH₄/tMVS (+59%)</td><td></td><td>Performances diminuées pour des TSH de 15 j 130* à 170 Nm³CH₄ t⁻¹ MVS (+31%)</td><td>(Passos et al., 2014)</td></tr><tr><td>Spirulina maxima</td><td>Eau douce</td><td>Physique (Ultrasons)</td><td>10 min</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>190* à 170 Nm³CH₄/tMVS (-10 %)</td><td></td><td></td><td>(Samson & Leduy, 1983)</td></tr><tr><td>Oocystis sp</td><td>Eau douce</td><td>Thermique (Hydrothermal)</td><td>130°C, 15 min 1,7 bars</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 37°C TSH : 20 j</td><td>120* à 170 Nm³CH₄/tMVS (+42 %)</td><td>Les cellules Oocystis sp ont été endommagées par le prétraitement</td><td></td><td>(Passos & Ferrer, 2015)</td></tr><tr><td>C. vulgaris</td><td>Eau douce</td><td>Thermique</td><td>120°C, 40 min Infiniment mélangé (1 L), 35°C TSH : 15 j</td><td>85 à 126 m³CH₄/t DCOin (+48 %)</td><td>Aucune inhibition à l'ammonium</td><td></td><td></td><td>(Mendez et al., 2015)</td></tr><tr><td>90% microalgae and 10% bacteria</td><td>Eau douce</td><td>Thermique</td><td>95°C, 10h</td><td>Infiniment mélangé (1,5 L) TSH : 20 j</td><td>180* à 310 Nm³CH₄/tMVS (+72 %)</td><td></td><td>Des résultats proches sont obtenus à 75°C (+67 %)</td><td>(Passos & Ferrer, 2014)</td></tr><tr><td>Pediastrum sp., Micractinium sp. Scenedesmus sp.</td><td>Eau douce</td><td>Thermique</td><td>60°C, 2, 4, 6h</td><td>SBR (20L) à 20°C TSH: 14-16 j</td><td>103* à 136 Nm³CH₄/tMVS (+32 %)</td><td></td><td></td><td>(Kinnunen et al., 2014)</td></tr><tr><td>Nannochloropsis salina</td><td>Eau Saline</td><td>Thermique</td><td>100°C, 120°C 2h</td><td>nfiniment mélangé (22 L), 38°C TSH : 120 j</td><td>130* à 270 Nm³CH₄/tMVS (+108%)</td><td></td><td>Accumulation d'AGV en raison de concentrations élevées en ammonium et sel Diminution des</td><td>(Schwede et al., 2013)</td></tr></tbody></table>
<table><thead><tr><th>Biomasses / Effluents</th><th>Eau douce/saline</th><th>Catégorie de prétraitement</th><th>Conditions prétraitements</th><th>Conditions méthanisation</th><th>Production de méthane</th><th>Autres impacts</th><th>Freins/ indicateurs de mise en œuvre</th><th>Référence</th></tr></thead><tbody><tr><td>Spirulina maxima</td><td>Eau douce</td><td>Thermo-chimique</td><td>50°C, pH 11 (NaOH)</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>190* à 210 Nm³CH₄/tMVS (+10 %)</td><td></td><td>Neutralisation du pH à 7 avant digestion anaérobie</td><td>(Samson & Leduy, 1983)</td></tr><tr><td>Spirulina maxima</td><td>Eau douce</td><td>Thermo-chimique</td><td>50°C, pH 3 (HCl)</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>190* à 110 Nm³CH₄/tMVS (-42 %)</td><td>Inhibition liée à la production de sous-produits de dégradation toxiques ou à la présence de chlorures (addition d'HCl)</td><td>Neutralisation du pH à 7 avant digestion anaérobie</td><td>(Samson & Leduy, 1983)</td></tr><tr><td>Spirulina maxima</td><td>Eau douce</td><td>Thermo-chimique</td><td>150°C, pH 11 (NaOH)</td><td>nfiniment mélangé (1,5 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>190* à 240 Nm³CH₄/tMVS (+26 %)</td><td></td><td>Neutralisation du pH à 7 avant digestion anaérobie</td><td>(Samson & Leduy, 1983)</td></tr><tr><td>Chlorella vulgaris</td><td>Eau douce</td><td>Biologique (enzymes)</td><td>Alcalase 2.5 L de Novozymes (protéase) à la dose de 0,585 AU /g MS. pH 8</td><td>Infiniment mélangé (1 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>128,4 m³CH₄/tDCOin (+260%)</td><td>Légère inhibition à l'azote</td><td></td><td>(Mahdy et al., 2015)</td></tr><tr><td>Chlorella vulgaris</td><td>Eau douce</td><td>Biologique (enzymes)</td><td>Enzymes Novozymes. 3h 50°C puis 75°C 30 min<br>Viscozyme (mixture de carbohy rases) à la dose de 36,3 FBG / g MS : pH 5,5.<br>Alcalase 2.5 L (protéase) à la dose de 0,585 AU /g MS. pH 8</td><td>Infiniment mélangé (1 L) 35°C TSH : 20 j</td><td>235* à 65 m³CH₄/tDCOin (+182%) avec carbohydrase et 233* à 137 m³CH₄/tDCOin (+495%) avec protéase</td><td>Solubilisation de la DCO</td><td></td><td>(Mahdy et al., 2016)</td></tr></tbody></table>

Echelle pilote/Laboratoire : essais en batch

<footnote n="5">⁵ Estimé par rapport aux données publiées</footnote>
<table><thead><tr><td>Biomasses / Effluents</td><td>Eau douce/saline</td><td>Catégorie de prétraitement</td><td>Conditions prétraitements</td><td>Conditions méthanisation</td><td>Production de méthane</td><td>Autres impacts</td><td>Freins/ indicateurs de mise en œuvre</td><td>Référence</td></tr></thead><tbody><tr><td>Mix de microlagues</td><td>Eau douce</td><td>Thermique (Explosion à la vapeur)</td><td>Autoclave industriel de 8 m³ 0,2-1,7 bars 20 min 100, 130°C</td><td>Batch, 55°C</td><td>158* à 255 Nm³CH₄/tMVS (+61%)</td><td></td><td></td><td>(Lavric et al., 2017)</td></tr><tr><td>Scenedesmus sp</td><td>Eau douce</td><td>Thermochimique</td><td>150 °C, 60 min H₂SO₄ : 0.1% v/v</td><td>Batch, 37°C</td><td>104-163* à 204-316 Nm³CH₄/tMVS (+95% moyenne)</td><td></td><td></td><td>(Marques et al., 2018)</td></tr><tr><td>Mix de microlagues</td><td>Eau douce</td><td>Biologique (C. thermocellum)</td><td>Application directe 10% volumique</td><td>Batch, 55°C</td><td>158* à 176 Nm³CH₄/tMVS (+12%)</td><td>Augmentation de l'hydrolyse de la paroi cellulaire par les enzymes bactériennes</td><td></td><td>(Lavric et al., 2017)</td></tr><tr><td>Chlorella sorokiniana</td><td>Eau douce</td><td>Biologique enzymatique</td><td>Enzyme/substrat rat o : 1%, pH 7, 24 h à 37°C. Enzyme : Ns22128 (cellulose) de Novozymes®</td><td>Batch, 37°C</td><td>318* à 546 Nm³CH₄/tMVS (+72%)</td><td></td><td></td><td>(Cordova et al., 2018)</td></tr></tbody></table>
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