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Procédés anaérobies de stabilisation et de valorisation des déchets non dangereux

Procédés anaérobies de stabilisation et de valorisation des déchets non dangereux. Département Ecotechnologies Thème de recherche « Technologies et procédés pour l’eau et les déchets » Théodore Bouchez UR Hydrosystèmes et Bioprocédés theodore.bouchez@cemagref.fr. Objectifs et démarche.

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Procédés anaérobies de stabilisation et de valorisation des déchets non dangereux

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  1. Procédés anaérobies de stabilisation et de valorisation des déchets non dangereux Département Ecotechnologies Thème de recherche « Technologies et procédés pour l’eau et les déchets » Théodore Bouchez UR Hydrosystèmes et Bioprocédés theodore.bouchez@cemagref.fr

  2. Objectifs et démarche Microbiologie moléculaire Génie microbiologique Biogéochimie analytique et isotopique Modélisation / Mécanique des fluides / Métrologie Comprendre et exploiter les fonctions microbiennes dans les bioprocédés • Optimiser l’exploitation • Question opérationnelle • Elaborer et évaluer des solutions • Partenariat industriel (Veolia-Env, Suez-Env, SAUR,…) • Comprendre • Des outils scientifiques pointus… • …pour renouveler la vision de l’ingénieur • Partenariat académique (CEA-Génoscope, Institut Curie, INRA-Jouy,…) Interface

  3. Exemple 1 : stratégies de gestion durable des déchets stockés Modes d’élimination des déchets ménagers Déchets “ultimes” au sens de la loi de 1992, contenant 50% de biodégradables Données Ademe, 2008

  4. Le stockage-bioactif : principe Circuit de recirculation des lixiviats Circuit d’extraction du biogaz Unité de valorisation du biogaz Surveillance de la qualité des eaux souterraines Modifié à partir de http://www.wm.com/WM/environmental/Bioreactor/bioreactorbrochure.pdf

  5. Nitrification du lixiviat avant recirculation Recirculation de lixiviat nitrifié Collecte de biogaz Dénitrification in situ (anaérobie) NO3- N2 Nitrification ex situ (aérobie) NO3- NH4+ Massif de déchets

  6. Approches expérimentales déployées dans le cadre du projet sur la recirculation de lixiviats nitrifiés • Caractérisation du devenir des nitrates (Mazéas et al., RapidCom. in Mass Spec., 2008) • Confirmation à l’échelle du pilote de laboratoire (Vigneron et al.Waste Manag., 2007) • Evaluation des impacts sur installation industrielle (Tallec et al., Waste Manag., 2009)

  7. Exemple 2 : De la compréhension à l’ingénierie métabolique des communautés microbiennes de bioprocédés Sous Sous - - syst syst è è me chimique me chimique Sous Sous - - syst syst è è me biologique me biologique * Mati Mati è è re/ re/ é é nergie nergie * * Substrats Substrats * * * * * * ADN ADN ARN ARN Prot Prot é é ine ine Entrée Sortie Biocatalyse Biocatalyse Communaut Communaut é é Marquage Marquage * Produits Produits isotopique isotopique * É É nergie nergie /Mati /Mati è è re re Rentrer dans la boîte noire ?

  8. La méthanisation de la cellulose Cellulose = principale source d’énergie chimique renouvelable sur terre, constituant 40 à 70% de la matière organique d’une ordure ménagère Solubilisation, hydrolyse Oligomères : Oligosaccharides Microorganismes Acidogenèse Acides organiques :AGV Alcools(éthanol) Acétogenèse Homoacetogenèse Oxidation syntrophique H2 CO2 CH3COOH Méthanogenèse hydrogénotrophe Méthanogenèse acétoclaste Qui fait quoi ? CH4 / CO2 CH4 Macromolécule : Cellulose

  9. Etude des microbes fonctionnels dans les bioprocédés Injection de substrats marqués au 13C ADN 12C Gradient de densité ADN Incorporation de 13C au sein des groupes microbiens fonctionnels ADN13C Information génétique fonctionnelle Microcosmes

  10. Analyse FISH des groupes présumés cellulolytiques UCL284 Cellulose fiber Acetivibrio Li et al., Env. Microbiol. 2009

  11. Traçage des réseaux métaboliques microbiens par SIMSISH Day 42 of incubation 13C enrichment 39.7 % in 13C after SIMSISH 32S- 13C14N- 127I- All biomass Hybridized cells (Methanosarcinaceae) Enriched cells Li et al., Env. Microbiol. 2008

  12. Vers une ingénierie métabolique des communautés microbiennes de bioprocédés Exemple du biomimétisme : projet ANR-Bioénergie DANAC 2009-2012 (Godon et al., soumis) INRA-LBE, PAPPSO, Suez-Env, IRD

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