La fermentation anaérobie
La fermentation ou plus particulièrement la méthanisation est un processus biochimique par lequel des bactéries décomposent des matières organiques en divers sous produits. La fermentation est anaérobie lorsqu’ elle se déroule en absence d’oxygène. Cette fermentation se déroule dans un digesteur, c’est à dire un réacteur biologique où la biomasse est maintenue à l’ abri de l’air et de la lumière.
La méthanisation se déroule par trois phases distinctes assurées par plusieurs types de micro organismes qui ont certaines caractéristiques :
- Métabolisme anaérobie, libérant une faible production d’énergie et donc développant une faible biomasse.
- Transformation de la majeure partie du carbone organique en gaz ce qui permet une épuration poussée du substrat.
- Processus légèrement accéléré par la chaleur où le bactéries thermophiles et mésophiles sont intéressantes.
On distingue trois étapes dans le processus par les bactéries :
- Bactéries hydrolytiques et fermentatives : acidogénèse
- Bactéries acétogènes : acétogénèse
- Bactéries méthanogènes : méthanogénèse
En résumé :
La première étape hydrolyse et solubilise la matière organique par plusieurs groupes d’eubactéries anaérobies strictes et facultatives en fonction de la nature qualitative et quantitative du substrat. On assiste ensuite à la fermentation de la matière organique en acide gras dont l’acide acétique principalement. Au cours de l’oxydation du substrat, lors de l’acétogénèse (réaction endergonique), il y a libération d’hydrogène, de dioxyde de carbone et d’acétate. Quand la pression partielle en hydrogène s’élève, l’oxydation n’est plus possible à cause du refroidissement du milieu à cause des réactions endergoniques (qui demande de l’énergie). L’élimination de l’hydrogène doit donc être assurée par les bactéries méthanogènes (hydrogénophiles) pour permettre la croissance de la flore acétogène. L’acétogénèse n’est possible que si la concentration en dihydrogène reste inférieure à 10-4atm. La production de méthane résulte de soit de la décarboxylation de l’acétate, soit par réduction du dioxyde de carbone. Selon les circonstances, un quatrième groupe peut produire de l’hydrogène et du dioxyde de carbone.
La fermentation aboutit à la formation de biogaz qui est composé d’un mélange de gaz carbonique et de méthane dans des proportions différentes en fonctions de la nature des déchets, et d’un résidu. Suite aux différentes maladies graves comme la vache folles, une analyse des résidus dans l’utilisation comme engrais naturel est recommandée afin de confirmer l’absence de germes pathogènes pouvant contaminer les animaux. Contrairement à la fermentation aérobie, la fermentation anaérobie dégage très peu de chaleur, on chauffe souvent l’enceinte (cogénération) afin d’accélérer la réaction et de permettre une destruction de certains germes pathogènes. L’inconvénient du chauffage des digesteurs est qu’il faut apporter une plus grande quantité d’énergie et que les pertes calorifiques par les parois sont très importantes. C ‘est pourquoi on privilégie le régime mésophile fonctionnant à des températures moins importantes.
