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Contexte

Fin 2020, 1075 installations de production de biogaz sont en fonctionnement (Sénat, 2021). Ces installations sont majoritairement agricoles. D’après l’étude ADEME 100% gaz renouvelables (ADEME, 2018), les résidus de culture (pailles de céréales, cannes de maïs) représentent un gisement de près de 20 millions de tonnes mobilisable pour la méthanisation à l’horizon 2050. Cette ressource est particulièrement intéressante car elle n’est pas concurrente de l’alimentation animale ou humaine d’une part et la méthaniser ne lui enlève, via le retour au sol du digestat, ni son pouvoir amendant (retour du carbone au sol) ni son effet fertilisant (retour au sol des nutriments). Actuellement, la paille est très faiblement utilisée comme intrant dans méthaniseurs car la présence de lignine réduit l’accessibilité des polysaccharides et entraîne des cinétiques de production de méthane lentes. De nombreuses études à l’échelle laboratoire ont montré l’efficacité des prétraitements alcalins pour améliorer la production de biogaz et les cinétiques de méthanisation de ces biomasses. Cependant, leur application n’a pas encore été développée à l’échelle industrielle en raison des coûts économiques et environnementaux des réactifs chimiques.

L’originalité du projet réside dans la substitution de ces réactifs (soude, potasse ou chaux) par un déchet : les cendres des chaufferies biomasse. En effet, les cendres issues de la combustion de bois en chaufferies possèdent un pouvoir basique et  représentent un gisement estimé à 250 000 tonnes par an dont  la principale voie de valorisation est l’épandage.

Objectif et programme de travail

L’objectif du stage sera le développement et l’étude du prétraitement de la paille par des cendres de chaufferie. Il s’agira de tester plusieurs configurations du prétraitement afin de trouver l’optimum de traitement et de définir les conditions opératoires du prétraitement.

Une première tâche consistera à caractériser différents échantillons de cendres : potentiel basique,  analyse élémentaire (CHNS) et teneur en potassium et phosphate.

La tâche principale consistera à tester plusieurs configurations du prétraitement afin de trouver l’optimum de traitement et de définir les conditions opératoires. Les pretraitements à température ambiante seront favorisés, les paramètres étudiés seront alors la durée, la dose de cendres et la teneur en matière sèche des tests. Différentes configurations comme la mise en contact des cendres avec la paille ou le prétraitement de la paille par une solution ayant percolé sur les cendres seront envisagées.

Les performances du prétraitement seront mesurées par des tests de potentiel méthanogène (réalisés en triplicat). Il s’agit d’essais en réacteurs batch pour lesquels la production et la composition de biogaz sont suivis afin d’estimer le rendement en méthane des différents échantillons.

Profil du candidat

Ce stage s’adresse à des étudiants niveaux Ingénieur ou Master II engagés dans une formation en Génie des procédés, chimie verte ou biotechnologie. Des connaissances théoriques et/ou pratiques en méthanisation seraient un plus.

De plus, le(a) candidat(e) devra avoir, au cours de son cursus, démontré une aptitude à la recherche appliquée et devra faire preuve d’autonomie, de curiosité et de rigueur.

Lieu et durée du stage

Ce stage s’inscrit dans un projet, financé dans le cadre de l’appel à projets INRAE-GRDF Méthanisation. Il 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). Il aura une durée de 6 mois à partir du 1^er trimestre 2023. A l’issue du stage, un CDD ingénieur de 12 mois pourra être proposé.

Contact

Envoyer CV et lettre de motivation à :

• Hélène CARRERE (helene.carrere@inrae.fr)
• Audrey BATTIMELLI <audrey.battimelli@inrae.fr>