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Dernière mise à jour : Mai 2021

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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement

Lucia Braga Nan soutiendra sa thèse de doctorat le jeudi 1er avril 2021

Lieu et heure :

Visioconférence, 9h30

Titre des travaux :

Biométhanation in-situ: Nouvelles connaissances sur la réponse de la communauté microbienne à l'ajout d'H2

Ecole doctorale :

École doctorale GAIA – Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau, Portée par l’Université de Montpellier

Composition du jury
  • Dr. Renaud Escudié - DR, LBE, INRAE, Narbonne - Directeur de Thèse
  • Dr. Théodore Bouchez - DR, PROSE, INRAE, Antony - Rapporteur
  • Dr. Pierre Fontanille - MC, Institut Pascal, Clermont-Ferrand - Rapporteur
  • Dr. Patrick Dabert - DR, OPAALE, INRAE, Rennes - Examinateur
  • Dr. Claire Dumas - CR, INSA, Toulouse - Examinatrice
  • Prof. Christelle Wisniewski - PU, UM, Montpellier - Examinatrice
  • Dr. Charlotte Richard - IR, ENGIE, Paris - Invitée
  • Dr. Eric Trably - DR, LBE, INRAE, Narbonne - Co-encadrant de thèse
Résumé des travaux

Les sources de production d’électricité renouvelable telles que les centrales éoliennes et solaires sont fortement dépendantes des conditions météorologiques, et cette intermittence devrait aboutir à des surplus d’électricité (hebdomadaire, journalier ou saisonnier). Le concept Power-to-Gas a pour objectif de stocker le surplus d'électricité produit en générant de l'H2 à partir de l’électrolyse de l’eau puis, au moyen du procédé de méthanation, de le transformer en CH4 qui peut être facilement stocké ou injecté dans le réseau de gaz naturel. Dans un procédé de biométhanation, l’H2 et le CO2 sont transformés en CH4 grâce à l'action des méthanogènes hydrogenotrophiques. La biométhanation in-situ implique l'injection d’H2 dans un méthaniseur traitant des matières organiques, où une pression partielle élevée d’H2 peut entraîner un déséquilibre de la digestion anaérobie, et inhiber les méthanogènes. De plus, la production fluctuante d'électricité entraînera des injections discontinues d’H2 dans les réacteurs, ce qui pourrait interférer avec l'adaptation de la communauté microbienne aux pressions partielles élevées d’H2.

Cependant, la communauté microbienne de la digestion anaérobie est diverse et peut faire face à plusieurs perturbations comme l'injection de H2. Par conséquent, la réponse de la communauté microbienne de la digestion anaérobie à l'ajout de H2 n'a pas encore été complètement élucidé. Afin d'optimiser et de développer le procédé de biométhanation in-situ, il est nécessaire de comprendre les interactions microbiennes et les voies biochimiques prédominants dans les réacteurs après l'ajout d'H2.

Donc, cette thèse de doctorat a eu comme principales objectifs : i) étudier les voies métaboliques prédominantes et analyser la réponse de différentes communautés microbiennes lors de l’ajout d’H2 ; ii) étudier l’effet de l’appauvrissement en CO2 sur la communauté microbienne du procédé de biométhanation in-situ ; iii) évaluer la capacité de la communauté microbienne à se remettre à des périodes de jeûne en H2 et CO2

Comme principaux résultats, il a été observé que la capacité d'utilisation de l’H2 par les méthanogènes était assez répandue parmi les différents écosystèmes microbiens trouvés dans les digesteurs anaérobies. Par conséquent, le processus de biométhanation in-situ peut potentiellement être utilisé dans toute usine de biogaz afin d'augmenter la teneur en méthane du biogaz. La production efficace de CH4 a été corrélée à la quantité de méthanogènes dans les écosystèmes microbiens, fournissant ainsi un indicateur microbien qui peut être suivi pour contrôler les performances des réacteurs. D'un point de vue microbien, il a été constaté que l'ajout d'H2 a provoqué un changement de la composition microbienne de la communauté d'origine, ce qui a conduit à une communauté moins diverse, mais plus spécialisée dans la consommation d'H2. Donc, la communauté microbienne est capable de s'adapter à l'ajout d'H2. Cette capacité d'adaptation de la communauté microbienne à l'ajout d'H2 permet à la communauté d'être alimentée de manière intermittente en H2, ce qui correspond au concept de PtG.

Cette thèse a apporté de nouvelles connaissances sur la réaction de la communauté microbienne à l'ajout de H2. Les résultats obtenus ont amélioré la compréhension du procédé de biométhanation in-situ et contribueront à l'optimisation future de ce procédé.