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.

Biogroup et l’INSA Toulouse se réunissent pour planifier les tâches communes d’ECOVAL

Dans le cadre du projet ECOVAL Sudoe, une réunion s’est tenue du 13 au 16 juillet au siège de l’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse (INSA Toulouse) afin de discuter de l’impact et de la réplicabilité du projet et de canaliser les différentes tâches qui seront menées conjointement. Almudena Hospido, représentant le groupe de recherche BioGroup (CRETUS), ainsi que Mathilde Besson et Etienne Paul, représentant l’INSA Toulouse et l’Institut de biotechnologie de Toulouse, ont participé à la réunion.

L’objectif principal de cette réunion était la planification du travail conjoint dans le cadre du projet ECOVAL et en particulier les activités liées au modèle intégré de gestion des déchets organiques urbains et la mesure de son impact social et juridique, ainsi que la reproductibilité et le transfert du modèle d’entreprise et son évaluation environnementale et économique.

La ville modèle de Toulouse, où s’est déroulée la réunion, a également été le sujet d’étude des participants pour sa mise en place de la collecte des biodéchets à partir de 2019. Chloé Maisanno, présidente de l’Observatoire Régional des Déchets et de l’Economie Circulaire en Occitanie (ORDECO), a montré son intérêt pour le développement du projet et a participé à la dernière session le vendredi matin.

Les participants ont conclu que les réunions avaient permis d’atteindre les objectifs fixés et ont profité de l’occasion pour échanger les résultats et les approches adoptées dans chacun des laboratoires. La prochaine réunion aura lieu en octobre.