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Contexte

La digestion anaérobie est une technologie prometteuse pour la production d’énergie renouvelable et la gestion des déchets. Ce procédé consiste à dégrader de la matière organique dont l’origine peut être variée (effluents d’élevage, résidus d’agriculture, déchets ménagers, déchets verts…) dans un réacteur privé d’oxygène afin de favoriser l’action de micro-organismes méthanogènes. La dégradation de la matière engendre ainsi la production d’un gaz principalement composé de méthane, valorisé énergétiquement, et d’un résidu diphasique solide/liquide appelé digestat. Ce dernier peut être valorisé en tant que fertilisant ou amendement organique selon ses caractéristiques.

Le pilotage de ce type de procédé est aidé par la modélisation, qui permet de prédire rapidement le comportement d’un digesteur dans des conditions données. Depuis 2002, le modèle de référence pour la méthanisation en voie liquide continue est l'ADM1, modèle mécanistique (basée sur les cinétiques réelles des phénomènes ayant lieu dans le méthaniseur) qui permet de prédire correctement le débit de gaz ainsi que sa composition (Batstone et al, 2002). En revanche, ce modèle ne permet pas la description détaillée de la composition du digestat, dont la qualité va cependant s'avérer cruciale lors de son retour au sol en agriculture. Ce constat a donné lieu au développement d'un modèle dérivé d'ADM1, ADMacc qui décrit plus finement la matière organique et en particulier les forme de l'azote dans le digesteur et donc dans le digestat (Bareha et al, 2018). Ce modèle a été calibré et validé sur des dispositifs pilote en laboratoire mais n'a jamais été confronté à des données terrain sur méthaniseur agricole.

Bareha, Y., Girault, R., Guezel, S., Chaker, J., Trémier, A., 2019. Modeling the fate of organic nitrogen during anaerobic digestion: Development of a bioaccessibility based ADM1. Water Research 154, 298–315. https://doi.org/10.1016/j.watres.2019.02.011

Batstone, D.J., Keller, J., Agelidaki, I., Kalyuzhnyi, S.V., Pavlostathis, S.G., Rozzi, A., Sanders, W.T.M., Siegrist, H., Vavilin, V.A., 2002. The IWA anaerobic digestion model No. 1 (ADM1). Water Science and Technology 45, 65–73. https://doi.org/10.2166/wst.2002.0292

Objectif

Les missions de l'étudiant.e seront les suivantes:

• Caractériser la qualité (accessibilité et biodégradabilité/disponibilité) de la matière organique et des nutriments des intrants de méthanisation par des méthodes innovantes sur les substrats afin de mettre au point une base de données pour l'utilisation du modèle ADMacc. Les techniques employées comprendront des extractions par solvant, des incubations en milieu anaérobie (BMP) et des caractérisation d'échantillon en termes de concentration en carbone, azote et demande chimique en oxygène ;
• Réaliser une étude statistique/modélisation sur les données acquises lors du stage et d’anciennes bases de données afin de comprendre les variabilités entre intrants de même nature et tenter de fournir une donnée par défaut pour les intrants les plus courants.

Profil du candidat

Etudiant en M1 ou M2 génie des procédés ou équivalent ayant un intérêt pour les biotechnologies et la modélisation de procédés.

Compétences requises :

• Maîtrise des principes de base de génie de procédés (bilan de matière, cinétique de réaction)
• Rigueur et maîtrise de compétences expérimentales de base
• Compréhension et expression en langue anglaise
• La maîtrise d'un langage de programmation et en particulier Python 3 est un plus

Conditions du stage

Le stage se déroulera au Laboratoire de Biotechnologie de l’Environnement (LBE) de Narbonne. Le LBE est une unité propre de recherche de l’Institut National de la Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE).

Plus d'infos : https://www6.montpellier.inrae.fr/narbonne

Durée du stage : 6 mois, à partir de février-mars 2023

Rémunération : environ 550€/mois, correspondant à 15 % du plafond horaire de la sécurité sociale

Candidatures à envoyer à :

• Margaud Pérémé : margaud.pereme[at]inrae.fr
• Jean-Philippe Steyer : jean-philippe.steyer[at]inrae.fr
• Julie Jimenez : julie.jimenez[at]inrae.fr