Optimisation Du Procédé de Méthanisation Sous Haute Pression

**Optimisation du procédé de méthanisation sous haute pression // Optimizing the high-pressure anaerobic digestion process**: - Réf **ABG-131813** **ADUM-65328** - Sujet de Thèse - 10/05/2025 - Université de Limoges - Lieu de travail- LIMOGES CEDEX - Nouvelle Aquitaine - France - Intitulé du sujet- Optimisation du procédé de méthanisation sous haute pression // Optimizing the high-pressure anaerobic digestion process - Champs scientifiques- Chimie - Mots clés- Energie durable, méthanisation, EPS, Métaux, Haute pression, mono étape Sustainable energy, anaerobic digestion, EPS, metal, high-pressure, single step **Description du sujet**: - Le procédé de méthanisation ou digestion anaérobie (DA) permet de produire du biogaz (mélange de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (C02)majoritairement) à partir de biodéchets (boue de station d'épuration, déchet agricole...). La méthanisation est réalisée grâce à un consortium séquentiels de microorganismes en 4 étapes métaboliques : 1) l'hydrolyse, étape limitante, où la matière organique polymérique est dégradée en monomères, 2/3) l'acidogénèse / acétogénèse qui produit des acides gras volatils (AGVs), du C02 et du H2 et 4) la méthanogénèse qui produit du CH4 et du C02. Les conditions physico-chimques de l'AD impactent la quantité de biogaz produit ainsi que le % de CH4 du biogaz (entre 40 et 60%). Le biogaz fait parti des ressources d'énergie renouvelables avec un potentiel d'augmentation élevé. Mais, le biogaz est converti en énergie sans surcoût si la pureté en CH4 est au moins de 90%. Le challenge est donc de trouver les conditions qui permettront une production sûre et avec un seul ouvrage, d'un biogaz de haute qualité. Un procédé à Haute Pression (HP) mais restant inférieur à 4 bars pour des ouvrages sécurisés, permettrait d'augmenter la pureté du biogaz. Pour cela, il faut se focaliser sur l'étape de l'hydrolyse de la DA, jamais étudiée, dans des conditions HP. L'objectif est d'optimiser les conditions d'un procédé DA en HP monoétape afin de produire un biogaz de la qualité du gaz naturel. Pour cela, nous étudierons l'impact de « polymères organiques type » sur la production et la pureté du biogaz à des pressions < à 4 bars. Nous regarderons par la suite l'impact de HP sur la production de substances polymères extracellulaires (EPS) qui jouent un rôle essentiel dans la zone extracellulaire des micro-organismes. Enfin l'impact de l'ajout de métaux spécifiques sur la production de biogaz, dans les conditions d'un procédé DA en HP monoétape sera envisagé, ces volets n'ayant jamais été étudiés. The anaerobic digestion (AD) process produces biogas (a mixture of methane (CH4) and mainly carbon dioxide (C02)) from biowaste (sewage sludge, agricultural waste, etc.). Methanization is carried out by a sequential consortium of microorganisms in 4 metabolic stages: 1) hydrolysis, the limiting stage, where polymeric organic matter is broken down into monomers, 2/3) acidogenesis/acetogenesis, which produces volatile fatty acids (VFAs), C02 and H2, and 4) methanogenesis, which produces CH4 and C02. The physico-chemical conditions of the DA have an impact on the quantity of biogas produced, as well as on the CH4 content of the biogas (between 40 and 60%). Biogas is a renewable energy resource with a high potential for growth. But biogas can be converted into energy at no extra cost if the CH4 purity is at least 90%. The challenge, then, is to find the conditions that will enable high-quality biogas to be produced safely and in a single operation. A high-pressure (HP) process, at less than 4 bar for safe facilities, would increase biogas purity. To this end, we will study the impact of “typical organic polymers” on biogas production and purity at pressures < 4 bar. We will then look at the impact of HP on the production of extracellular polymeric substances (EPS), which play an essential role in the extracellular zone of microorganisms. Finally, the impact of adding specific metals to biogas production under the conditions of a single-stage HP DA process will be considered, as these aspects have never been studied before. Début de la thèse : 01/10/2025 **Nature du financement**: **Précisions sur le financement**: - Financement d'une collectivité locale ou territoriale **Présentation établissement et labo d'accueil**: - Université de Limoges **Etablissement délivrant le doctorat**: - Université de Limoges **Ecole doctorale**: - 653 Sciences et Ingénierie - Diplômé(e) d'un bac +5 vous avez des connaissances dans les domaines scientifiques des sciences de l'environnement (chimie, biochimie,) avec de bonnes connaissances en pratique de laboratoire (mise en oeuvre BMP, chimie analytique, caractérisation des matières organiques) et un intérêt pour la réalisation d'expérimentations en laboratoire. Des capacités rédactionelles en français et en anglais seront appréciées. With a 5-year university degree, you have a scientific background in environmental sciences (chemistry