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.
