production de biogaz et de biofertilisants à partir de la digestion anaérobie de différents mélanges à base des margines

Abstract

Ce travail se propose, comme objectif principal la valorisation des déchets organiques dans la production de biogaz et des fertilisants de fort apport nutritionnel aux plantes. Ceci via le suivi et l’évaluation d’une part, de la production quantitative du biogaz produit à l’échelle expérimentale, et d’autre part d’évaluer la valeur fertilisante des digestats obtenues. Dans cette optique, les margines, les fumiers, les eaux usées et les résidus de phosphate sont utilisés, afin de déterminer la combinaison adéquate des déchets dans le mélange initial pour réussir l’opération de digestion anaérobie ou biométhanisation. Le mélange adéquat permettra d’obtenir un grand taux de biogaz riche en méthane et un digestat riche en nutriments nécessaires pour les plantes. Ainsi, ces déchets ont été distribués en trois mélanges et ont été introduits dans trois bioréacteurs (B1 : Margines + Eaux Usées ; B2 : Margines + Eaux Usées + Fumier ; B3 : Margines + Fumier). L’efficacité du procédé a été évaluée par le volume de biogaz généré, la qualité des digestats en tant que biofertilisants en utilisant le test de phytotoxicité, et leur caractérisation par la spectroscopie Infra-Rouge à Transformée de Fourier (IRTF) et la Microscopie Electronique à Balayage (MEB). Le plus grand volume de biogaz a été généré par le bioréacteur B3 (476.69 mL CH4 g-1 VS), suivi du bioréacteur B1 et enfin B2. Le test de phytotoxicité indique que le procédé de digestion anaérobie a réduit la toxicité des substrats initiaux. De plus, les spectres infrarouges ainsi que les images de la microscopie électronique à balayage confirment la bonne conduite de la digestion anaérobie de ses mélanges et que plusieurs changements structuraux ont été observé après le procédé. L’analyse en composantes principales (ACP), ainsi que l’analyse par grappe ont été utilisées pour déterminer la relation entre le biogaz produit et tous les paramètres physico-chimiques et biologiques des mélanges lors de la digestion anaérobie. Par ailleurs, la qualité des digestats pour leur utilisation en tant que biofertilisant reste à examiner. De ce fait, le dernier chapitre s’intéresse au test agronomique des substrats et digestats sur les tomates. Les plantes de tomates Solanum lycopersicum ont été cultivées sous serre et ont été nourries avec des biofertilisants issus de la digestion anaérobie des margines (M) sans et avec 1%, 5% de résidus de phosphate (RP) dans des conditions mésophiles (37 °C) pendant 25 jours. Ainsi, 1 % des substrats (M initial, M+1 %RP initial, M+5 %RP initial et RP) et 1% des digestats (M final, M+1 %RP final et M+5 %RP final) ont été fournis aux plantes tous les quinze jours. Les eaux usées traitées ont été utilisées pour l’irrigation automatique contrôlée. Cette eau contenait de faibles quantités d’engrais chimiques afin de comparer la croissance des plantes de tomates, l’analyse des feuilles, le potentiel d’eau à la vapeur, le rendement de production avec les résultats de qualité des fruits aux plantes nourris avec des biofertilisants. Les résultats obtenus démontrent que les plantes alimentées avec des biofertilisants ont exhibé la moyenne de croissance des plantes la plus élevée (M+5% RP initial), et une meilleure accumulation des éléments essentiels dans les feuilles (M+1%RP final et M+5%RP final). Le poids moyen le plus grand des fruits par chaque traitement a été obtenu lors de l’application (M+5% RP final) et la production maximale par plante a été obtenue lors de l’application de résidus de phosphates. Les digestats ont démontré de bonnes performances, une qualité de fruit élevée et une meilleure production de tomate par rapport aux plantes contrôles.