Optimisation, évaluation et développement : les contributions de l’INSA Toulousse à ECOVAL

Avec plus de 17 000 ingénieurs travaillant dans tous les secteurs économiques, l’Institut national des sciences appliquées de Toulouse (INSA Toulouse), établissement public à caractère scientifique, culturel et professionnel placé sous la tutelle du ministère français de l’Enseignement supérieur, a été créé en 1963 et est reconnu pour l’excellence de ses formations et de ses étudiants. Sa participation au projet Sudoe ECOVAL se concentre sur trois actions : l’optimisation de la production d’acides gras volatils en bioréacteurs, l’évaluation du potentiel méthanogène des digestats d’acidogénèse et le développement d’un modèle du système global de gestion urbaine des biodéchets.

 

L’optimisation de la production des acides gras volatiles en bioréacteurs

En collaboration avec CETAQUA, l’INSA de Toulouse travaille à optimiser la production d’acides Gras Volatiles (AGVs) à partir de biodéchets. Cette production a lieu en bioréacteur réalisant une acidogénèse puis les AGVs sont extraits et purifiés pour leur utilisation commerciale. L’INSA de Toulouse utilise un modèle de simulation dynamique du procédé d’acidogénèse pour décrire les évolutions des substrats et produits de réaction selon les paramètres opératoires du procédé. Cet outil permet de choisir les conditions d’opération conduisant à la production d’AGVs la plus importante et la plus favorable à une commercialisation. Une collaboration avec l’entreprise Nereus conduit à intégrer les contraintes de la récupération des AGVs dans les critères d’optimisation de la production de ces derniers.

Les avancées obtenues permettent de prendre en compte la variabilité des biodéchets et des inhibitions de certains processus biologiques pour mieux prédire les quantités et qualités des produits formés.

 

L’évaluation du potentiel méthanogène des digestats d’acidogénèse

Suite à la production d’AGVs, un résidu de matière demeure qui peut être valorisé par méthanisation. L’INSA de Toulouse évalue la production de méthane sur ce résidu. Il développe un procédé original continu qui permet d’accroître la production de méthane et ainsi la valorisation des biodéchets. Ce procédé est basé sur un couplage entre une digestion mésophile des déchets couplée à une digestion thermophile du digestat. Les avancées obtenues permettent une réduction de la quantité de boues à éliminer grâce à une dégradation plus poussée de boues mixtes. Nous verrons cet automne si ces résultats peuvent être reproduits sur des résidus des boues acidifiées puis de biodéchets.

 

Le développement d’un modèle du système global de gestion urbaine des biodéchets

L’outil de modélisation global permet d’évaluer les filières de gestion des biodéchets à l’échelle de la ville. L’objectif est de quantifier la production de biodéchets sur un territoire urbain et d’optimiser leur collecte, transport, traitement et valorisation en acides gras volatiles et méthane. La modélisation est développée à partir de données et scénarios de trois villes : Toulouse (FR), Porto (P) et Palencia (ES), présentant des tailles, des urbanismes et des stratégies de collecte différents. Toulouse et Palencia misent sur une collecte en point d’apport volontaire (PAV) et du compostage tandis que Porto a déjà une collecte en porte-à-porte.

Les trois cas d’étude sont utilisés pour comparer plusieurs solutions de traitement : compostage et/ou méthanisation à horizon 2030 ou une production d’AGV. La comparaison se fait à partir des bilans de flux et d’énergie. La coopération avec un autre partenaire (Biogroup CRETUS USC) permet aussi une comparaison sur la base des impacts environnementaux des filières de gestions des biodéchets. Le modèle est d’ores et déjà développé et les simulations des premiers scénarios sont en train d’être réalisés ;

In fine, cet outil de modélisation et les résultats en découlant aideront les collectivités et entreprises à prendre des décisions sur les modes de gestion les plus vertueux d’un point de vue impacts environnementaux et rentables économiquement. Il permettra aussi d’identifier les points de la filière à optimiser en priorité.

Schéma du pilote MAD-TAR du projet ECOVAL installé à l’INSA Toulouse, France.

CETAQUA présente les avancées d’ECOVAL en matière de gestion durable des déchets à CORFU

cetaqua muestra en corfu avances ecoval

La conférence internationale sur la gestion durable des déchets solides (également appelée CORFU 2022) se déroule sur l’île grecque de Corfou du 15 au 18 juin. Cette année, pour sa neuvième édition, il vise à aborder l’importante question de la gestion durable des déchets solides en promouvant des pratiques sûres et des technologies efficaces. Il vise à stimuler l’intérêt des scientifiques et des citoyens et à les informer des derniers développements dans le domaine de la gestion des déchets solides municipaux. Les expositions sont situées dans le théâtre municipal du centre ville, mais peuvent également être consultées en ligne, sous réserve d’inscription et de réservation préalable.

 

Les sujets abordés sont étroitement liés au projet ECOVAL et à ses innovations. Ainsi, le jeudi 16 à 18h00, Ánder Castro, chercheur à CETAQUA, présentera les résultats obtenus par l’expérimentation dans la STEP pilote d’Ourense. L’article s’intitule « Thermal hydrolysis pretreatment has no positive influence on VFA production from sewage sludge » et est le résultat des recherches menées par Ánder lui-même avec S. Balboa, V. Paramá, B. Álvarez, C. Castro-Barros, J.M. Lema et A. Taboada-Santos. Elle fait partie de la session XV de l’événement, dans la salle 3, consacrée à la valorisation des déchets.

 

Plus précisément, l’exposé porte sur l’effet des prétraitements des boues d’épuration (en particulier l’hydrolyse dite thermique) sur la production d’acides gras volatils. Ces connaissances sont très utiles pour renforcer l’objectif général de la conférence : aller un peu plus loin dans la gestion des déchets solides, pour laquelle il est très utile d’apprendre comment obtenir des produits à valeur ajoutée en leur appliquant des processus de bioraffinage.

 

La conférence est une excellente occasion de réunir des scientifiques et des professionnels des services gouvernementaux, de l’industrie, des municipalités, des universités, des entreprises privées et des centres de recherche. Elle offre un forum pour l’échange des dernières idées et techniques dans le monde de la gestion des déchets.

Transformer la boue en OR !

C’est ce à quoi travaille le réseau NEREUS dans le cadre du projet ECOVAL. Ecoval Sudoe met au point une méthode pour extraire des molécules à forte valeur ajoutée, les acides gras volatils à partir de boues transformées. L’objet de la mission portée par NEREUS est d’expérimenter une filière d’extraction et de purification des acides gras volatils produits à partir de soupes produites par le coordinateur CETAQUA. Cette filière doit s’inscrire dans un projet économique viable et respecter les spécifications du marché. A cette double contrainte s’ajoute les barrières légales liées à la valorisation des biodéchets et des boues de stations d’épuration. C’est en ce sens que le projet Ecoval Sudoé tente de dépasser les standards.

 

Extraction, assainissement, filtrage et concentration

NEREUS a mis au point un pilote de nanofiltration dynamique qui apporte trois intérêts majeurs : extraire les molécules d’intérêt de soupes organiques, assurer leur hygiénisation, et filtrer à basse énergie. A la suite à cette première étape de filtration, des procédés de concentration sont mises en œuvre pour atteindre l’objectif visé.

La matière organique résiduelle fait l’objet d’une valorisation supplémentaire à l’INSA de Toulouse pour la production d’énergie et par l’étude d’épandage à la Fundación Patrimonio Natural de Castilla y León.

ECOVAL Sudoe avec la Journée mondiale de l’eau

La Journée mondiale de l’eau est célébrée le 22 mars. Cette année, en 2022, l’accent est mis sur les eaux souterraines : l’eau qui alimente non seulement les rivières et les sources, mais aussi les puits et les pompes. La vie ne serait pas possible sans eux. La plupart des zones arides du monde dépendent entièrement de cette ressource, qui fournit une grande partie de l’eau que nous utilisons pour la boisson, l’assainissement, la production alimentaire et les processus industriels.

La quasi-totalité de l’eau douce liquide du monde est constituée d’eaux souterraines. Dans une grande partie du monde, ces réserves sont surexploitées et nous risquons d’épuiser cette ressource. De plus, avec l’aggravation du changement climatique, les eaux souterraines sont de plus en plus critiques, ce qui rend plus nécessaire que jamais de les gérer durablement, ainsi que de réutiliser et de donner une seconde vie aux autres sources d’eau dont nous disposons. L’ONU vient de publier son rapport annuel sur l’état de l’eau à l’occasion de cette journée, vous pouvez le consulter ici.

ECOVAL se joint à cette célébration, qui vise à sensibiliser à la crise mondiale de l’eau et à la nécessité de trouver des mesures pour y remédier afin d’atteindre l’objectif de développement durable n° 6 : l’eau et l’assainissement pour tous d’ici 2030. Pour se rapprocher de cet horizon, nous ne pouvons pas oublier les eaux usées et leur gestion.

 

1,3 million de tonnes de boues non réutilisées

Les processus de traitement des eaux usées urbaines génèrent de grandes quantités de boues. Rien qu’en Galice, plus de 150 000 tonnes de boues sont produites chaque année, soit suffisamment pour remplir l’intérieur de la cathédrale de Saint-Jacques-de-Compostelle. Si nous parlions du chiffre dans la région de Sudoe, il s’élèverait à 1 300 000 tonnes.

Ces boues ont traditionnellement été considérées comme des déchets, mais dans le projet Ecoval Sudoe, nous démontrons la faisabilité technique de leur transformation en produits à haute valeur ajoutée tels que les Acides Gras Volatils qui sont transformés en adhésifs, lubrifiants ou peintures dans l’industrie chimique et pétrochimique ou en engrais. Une transformation profonde de la gestion du cycle de l’eau basée sur l’économie circulaire et la durabilité. La Biofactory d’Ourense permet ainsi de dépasser le concept traditionnel du traitement de l’eau pour transformer les boues en nouvelles ressources précieuses et leur assurer une seconde vie. Vous pouvez en savoir plus sur le rôle d’ECOVAL dans la valorisation des eaux usées qui permet de prolonger le cycle de cette ressource essentielle à la vie dans la vidéo suivante :

Pour suivre la conversation en ligne sur la Journée mondiale de l’eau 2022, vous pouvez utiliser les hashtags #WorldWaterDay et #WorldWaterDay ou consulter le compte dédié de l’ONU.