PROMÉTHÉE : quand les déchets promettent de l'énergie

PROMÉTHÉE : quand les déchets promettent de l'énergie
 Initié en novembre 2006 et ayant pris fin en septembre dernier, le projet PROMÉTHÉE a pour objet la compréhension et l'optimisation de la PROduction par voie biologique en phase fermentaire de MÉThane et d’Hydrogène à partir de la fraction fermentescible des dÉchEts des ménages. Il s’inscrit dans le Programme National de Recherche sur les Bioénergies (PNRB) qui est piloté par l’Ademe et financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR). Le bilan de ce projet a récemment été présenté dans le cadre du Conseil scientifique du SMEDAR (Syndicat Mixte d’Elimination des Déchets de l’Arrondissement de Rouen). Nous vous proposons d'en découvrir les tenants et les aboutissants...

 Le contexte de l’utilisation des sources énergétiques actuelles (principalement d’origine fossile), de son impact sur les réserves et sur l’émission des GES, nous invite à la recherche de nouvelles ressources ainsi qu’à la promotion de nouveaux vecteurs énergétiques. L’ensemble des instances internationales, privées et publiques, s’accordent sur le fait que la promotion de l’hydrogène doit être encouragée et soutenue. De ce point de vue, les déchets (notamment la fraction organique biodégradable) constituent un gisement renouvelable intéressant et la production d’hydrogène présente des qualités de vecteur énergétique indéniables en terme d’efficacité énergétique, mais aussi en terme d’impact sur l’effet de serre et le changement climatique.

 Parmi les voies d’obtention d’hydrogène à partir des déchets, la voie biologique par digestion anaérobie a des atouts : sa faible consommation énergétique, sa capacité à être mise en oeuvre sans séchage... En revanche, l’avancement des recherches, bien que prometteuses, ne permettait pas d’en prédire le niveau de faisabilité à l’échelle industrielle, ce qui constituait un frein à son développement. Le projet PROMÉTHÉE visait donc à étudier et à déterminer les facteurs limitants, optimiser et vérifier le niveau de faisabilité industrielle de la production d’hydrogène à partir de déchets lorsqu’elle est associée à la filière de méthanisation classique.

 Dans ce contexte, étant donné que la compréhension des mécanismes mis en jeu au cours de la production d’hydrogène à partir de déchets fait appel à un grand nombre de disciplines, un consortium permettant la rencontre de spécialistes a été établi de façon à faire converger les connaissances en vue du déblocage de verrous scientifiques et de l’élaboration de nouvelles perspectives de valorisation des déchets (voir encadré ci-dessous).

 Afin d’étudier la production biologique d’hydrogène, différents axes de recherche ont été étudiés. Le premier consiste en la caractérisation des déchets utilisés : chaque lot a été soigneusement analysé de façon à mettre en relation les quantités d’hydrogène produites avec la composition des déchets utilisés. Le deuxième axe concernait la mise en contact des bactéries produisant l’hydrogène avec le déchet : des techniques de microbiologie ont été mises en oeuvre de façon à vérifier la présence naturelle des bactéries productrices d’hydrogène dans les déchets.

 Le troisième axe de recherche a consisté en l’étude des paramètres optimums de production de l’hydrogène : des réacteurs biologiques ont été mis en place et alimentés en déchets ménagers. Pour chaque expérimentation, la production d’hydrogène a été mesurée et mise en corrélation avec les paramètres opératoires des réacteurs (pH, temps de séjour...). Enfin, la quatrième partie des travaux consistait en la validation de la production d’hydrogène en pilote et son intégration dans la filière de traitement des déchets. La photo ci-dessous présente le réacteur pilote développé ; ce pilote de 300 litres comprend un étage 'hydrogène' et un étage 'méthane'.

 La caractérisation des déchets ménagers, issus d’un même gisement sur une période de 3 ans, a montré une certaine constance de leur composition globale (teneurs en déchets fermentescibles, en papier et carton). Dans le même temps, les analyses microbiologiques et les différents essais laboratoire ont montré que les déchets ménagers contenaient déjà les microorganismes produisant l’hydrogène, mais également ceux le consommant. Ainsi, afin de développer le procédé, il est indispensable d’optimiser les paramètres opératoires des réacteurs biologiques de façon à maximiser la production d’hydrogène et limiter sa consommation à l’intérieur même du réacteur.

 Ces résultats ont été en partie diffusés lors de conférences auprès de scientifiques spécialistes de la production d’hydrogène par voie biologique (présentations lors des réunions du GDR BioH2) et du traitement des déchets (participation au congrès Sardinia 2009). Des publications sont en cours d’élaboration et seront soumises prochainement auprès de revues internationales (à comité de lecture) spécialisées dans la production d’hydrogène ou les procédés biologique d’épuration. Pour information, le montant global de ce projet est de 2 163 796 euros, subventionné à hauteur de 763 686 euros par l’ANR.