Analyse du BMP (pouvoir ou potentiel méthanogène) des produits organiques destinés à la méthanisation
Les produits organiques destinés à être utilisés comme source d’énergie pour la filière méthanisation sont, par nature, très variables. Le laboratoire d’analyses Inovalys vous permet non seulement de caractériser ces intrants sur le plan physico-chimiques et microbiologique, mais aussi d’évaluer au laboratoire son pouvoir (ou potentiel) méthanogène (= BMP).
Le principe du potentiel méthanogène :
Les produits organiques pouvant être utilisés comme source potentielle de production d’énergie sous forme de biogaz (dont le méthane CH4…) sont très variés : effluents d’élevages (fumiers, lisiers, fientes…), bio-déchets des industries alimentaires, des abattoirs, boues de station d’épuration, cultures énergétiques…etc
Tous n’ont pas la même capacité à produire des biogaz, dont en particulier le méthane (CH4). Il est donc intéressant d’évaluer ce potentiel méthanogène (ou « BMP » = Biochemical Méthane Potentiel) en laboratoire dans des conditions répétables et maitrisées.
Au sein du digesteur de l’unité de méthanisation, la flore microbienne présente dégrade la matière organique en condition anaérobie (sans air) et à une température maitrisée pour libérer du méthane CH4 et d’autres biogaz (CO2, N2, O2 , H2, H2S).
En fonction de la température, le digesteur fonctionne soit en condition « mésophile » (35-40°C), soit en condition « thermophile » (55-60°C) : aussi, les mesures au laboratoire du BMP doivent être réalisées dans les mêmes conditions de température. Il est important que cela soit clairement précisé par le client dès sa demande d’analyse au laboratoire
A noter qu’Inovalys ne propose l’analyse du BMP uniquement en condition « mésophile ».
A l’arrivée au laboratoire, les échantillons sont congelés jusqu’au début de l’analyse (pour stopper toutes les réactions microbiennes en cours).
Le déroulement de l’analyse du BMP (méthode en « batch ») à Inovalys :
C’est le laboratoire Inovalys-Nantes qui est spécialisé pour ce type d’analyse qu’il réalise depuis de nombreuses années.
Inovalys aux petits soins de ses propres « mini-digesteurs »
Inovalys conduit l’analyse du BMP uniquement en condition mésophile (35-40°C) : pour cela Inovalys dispose de 2 mini-digesteurs fonctionnant en anaérobie et en condition mésophile. Leur fonctionnement est particulièrement suivi par les techniciens de laboratoire pour s’assurer que l’inoculum contenu dans ces mini-digesteurs reste toujours au meilleur de sa forme : surveillance de leur production de biogaz, de leur pH (qui doit rester autour de 7,5 et surtout ne pas « partir en acidose »…), suivi des paramètres Azote (Nk), AGV totaux, Matière organique.
L’inoculum est une « sauce » de différents produits organiques avec une flore microbienne adaptée : c’est cet inoculum qui servira pour réaliser les tests BMP.
Remarque
A la demande, Inovalys peut aussi utiliser un inoculum fourni par le client, prélevé directement au sein de son propre digesteur
Une méthodologie d’analyse éprouvée et très encadrée
Fort de son expérience accumulée sur des centaines d’échantillons, le protocole analytique d’Inovalys est très robuste.
Voilà ce qui est mis en œuvre pour une « série analytique » (une série pouvant contenir au maximum jusqu’à 11 échantillons clients différents)
- Chaque échantillon client est analysé en 3 exemplaires (triplicat)
- Dans chaque « série analytique », il est ajouté :
- Un « blanc » en 3 exemplaires (triplicat) : ce « blanc » ( ou « témoin négatif » ou « témoin froid » ), permet de connaitre l’activité méthanogène résiduelle et endogène de l’inoculum seul.
- Une « référence AGV » en 3 exemplaires (triplicat)
Une « référence hydrolyse » en 3 exemplaires (triplicat)
Ces 2 « références » (ou « témoins chauds ») permettent de valider l’activité méthanogène de l’inoculum en présence des solutions de « référence ».
⇒ Un exemple
Pour analyser une série de 5 échantillons clients différents, Inovalys va devoir réaliser le test BMP… sur 24 flacons ! (soit 5x3 flacons clients + 3 flacons « blanc » + 2x3 flacons « références »)
La méthode en "batch" (incubation contrôlée en flacon) et les mesures des biogaz
Chacun des flacons évoqués ci-dessus constitue un mini-réacteur dans lequel, au contact de l’inoculum, l’échantillon client va méthaniser.
Ces flacons sont déposés dans des étuves à 35-40°C (en condition mésophile).
A l’intérieur de chaque flacon (qui n’est pas rempli) on va pouvoir suivre la production de biogaz pendant une durée d’environ 60 jours (la durée dépend de la nature des échantillons).
La pression de gaz à l’intérieur du flacon est suivie quotidiennement au début puis tous les 2 à 3 jours. On réalise ainsi la mesure des biogaz de chacun des triplicats lors que la pression est > 1300 mBa.
La cinétique de production des biogaz est suivie jusqu’à ce que la courbe atteigne un plateau.
Les biogaz présents dans les flacons sont injectés dans un appareil de micro-chromatographie en phase gazeuse spécifiquement dédié à cette analyse.
A chaque fois, on dose simultanément les différents biogaz et leur proportion relative (CH4, CO2, H2S, N2, O2, H2).
Tout au long du processus, les différents critères de validation des résultats mis en place par Inovalys sont évalués : en cas de non-respect, l’analyse est recommencée !
Les résultats :
En fin du processus (6 à 8 semaines), le client reçoit un rapport d’analyse complet avec :
- Des éléments de caractérisation initiale de l’intrant : Matière sèche MS, Matière organique MO (ou DCO, si MO < 1 %)
- Des graphiques concernant la cinétique de production des différents biogaz
- Les quantités finales produites des différent biogaz (exprimées en litre / produit brut, en litre / MS et en litre / MO)
- A la demande, le calcul du % de dégradation anaérobie (en % de la MO initiale)
Remarque
Pour des échantillons de types « effluents d’élevage », Inovalys met également en œuvre simultanément une méthode d’analyse rapide du BMP (par méthode Infra-Rouge IR). Cela permet d’avoir au bout de 10 jours une estimation du BMP.
Ces résultats sont fournis en complément de ceux de la méthode BMP en « batch » décrite ci-dessus.