Production de biohythane à partir de coproduits du bioraffinage de macroalgues pélagiques brunes : application à Sargassum sp.

Overview & Synopsis

Depuis 2011, un phénomène récurrent d'échouages massifs de macroalgues brunes sargasses pélagiques, a été observé dans les Caraïbes. Les quantités échouées, estimées entre 20 000 et 40 000 tonnes de matière sèche par an pour le seul littoral guadeloupéen, posent un défi environnemental, économique, sanitaire et sociétal majeur pour les écosystèmes et les populations locales. À ce jour, la production de bioplastiques constitue la principale voie de valorisation de cette biomasse. Cette thèse explore la faisabilité de la valorisation énergétique des sargasses, en se concentrant plus spécifiquement sur la quantification et la modélisation des procédés de production de dihydrogène par fermentation sombre et de méthane par digestion anaérobie. Les analyses bibliographiques ont mis en évidence une variabilité importante et une complexité inhérente à la production de méthane à partir de cette biomasse, en grande partie à cause de sa structure récalcitrante et des nombreux facteurs biotiques et abiotiques qui influencent sa composition. De plus, la production d'hydrogène à partir de cette biomasse demeure encore peu explorée. Le potentiel méthanogène et hydrogène de deux espèces d’algues, les sargasses antillaises et bretonnes, une autre espèce de la même famille, Sargassum muticum, à différents stades de bioraffinage, ont été évalués en mode batch. La faisabilité d’essais en mode semi-continu a été démontrée par la mise en œuvre d’un couplage entre la fermentation sombre et la méthanisation en utilisant ces deux biomasses comme substrat, S. muticum a montré un rendement 4 fois plus élevé en hydrogène (12.7 NL H₂·kg MV⁻¹ contre 3.0 NL H₂·kg MV⁻¹) et 2 fois plus élevé en méthane (59.9 NL CH₄·kg VS⁻¹ contre 29.5 NL CH4·kg MV⁻¹) par rapport aux algues antillaises côtières. La détermination des paramètres cinétiques à partir du modèle de Gompertz modifié pour chaque cycle batch a révélé une forte corrélation entre Rm et BHP0 (r = 0,93). Une hydrolyse en amont a permis aux algues antillaises échouées de bénéficier d’un gain énergétique significatif de 66,4 % en mode batch par rapport à la méthanisation classique. Les performances de la méthanisation classique et à deux phases ont été évalués en mode semi-continu sur une période de 83 jours. Malgré l’amélioration observée au niveau de la stabilité des processus dans la méthanisation à deux phases, aucune différence notable n'a été constatée en termes de potentiel énergétique produit entre ces deux procédés.