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Quels sont les mécanismes biologiques de la méthanisation?

 

Sur le plan biochimique, le processus de méthanisation se décompose en 4 phases qui peuvent se dérouler dans des réacteurs séparés ou non.

 

  • Phase d’hydrolyse

Le déchet solide est tout d’abord liquéfié ; les macromolécules organiques (protéines, polysaccharides…) sont décomposées en éléments simples (acides mono et disaccharides, peptides, acides aminés…). Cette étape est nécessaire pour rendre assimilable, le déchet par les bactéries.
La phase d’hydrolyse est rendue possible par l’action de bactéries hydrolytiques, notamment, les Clostridium, les Bacillus et les Bacteroides.


  • Phase d’acidogénèse

Lors de cette phase, les molécules simples sont transformées en acides gras volatils (AGV, c’est-à-dire entre autres, l’acide acétique, l’acide propionique, l’acide butyrique, etc.) et en alcools (méthanol, éthanol…) avec une production d’hydrogène (H2) et de dioxyde de carbone (CO2).
Les bactéries responsables de l’acidogénèse peuvent être des anaérobies strictes ou facultatives (Clostridium, Klebsiella, Enterobacter, Erwinia et Streptococcus…).


  • Phase d’acétogénèse

Les produits de l’acidogénèse sont convertis en acétates et en hydrogène (H2) par d’autres bactéries (Pelobacter carbinolicus, Synthrophobacter wolinii ou Synthrophomonas wolfei…).

Le métabolisme des bactéries ci-dessus, n’est possible que si l’hydrogène produit est éliminé au fur et à mesure de la réaction. Toutefois, un minimum d’hydrogène doit être conservé afin de permettre la réduction du CO2 en CH4 (méthane).

Cette phase implique la coordination de plusieurs groupes de bactéries pour assurer la formation de l’acétate, du H2 et du CO2. Les réactions biochimiques des unes ne peuvent d’effectuer sans l’action biochimique d’autres bactéries, c’est ce qu’on appelle une relation syntrophique.


  • Phase de méthanogénèse
Dans cette dernière phase, les bactéries méthanogènes hydrogénophiles (Methanobrevibacter et Methanobacterium) sont majoritaires dans le milieu et utilisent le H2 présent pour réduire le CO2 en méthane. L’acétate présent est également réduit par d’autres bactéries méthanogènes acétoclastes (Methanosarcina, Methanococcus et Methanosaeta) qui décomposent et réduisent l’acétate en méthane.

 

Le savoir-faire d’une bonne gestion du biogaz tient à la maîtrise des différentes phases afin d’assurer une décomposition la plus avancée possible du substrat.

(Source: TSM, Vade-Mecum du porteur de projet de méthanisation des déchets des collectivités, TSM N° 4-2006)


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