Méthanisation: évaluer efficacement le potentiel de production de gaz des biodéchets

Publié par Isabelle le 07/12/2021 à 13:00
Source: INRAE
Plus le taux de lipides des déchets organiques est élevé, plus leur capacité à produire du gaz grâce à la méthanisation est importante. Une équipe de recherche INRAE a mis au point une nouvelle méthode d'analyse se basant sur la RMN - Résonance Magnétique Nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) -, une technique utilisant un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux...) et une radiofréquence pour caractériser la composition moléculaire des échantillons. Leurs résultats, publiés le 2 décembre dans Waste (WASTE est un protocole peer to peer et ami à ami ainsi qu'une partie de logiciel developpé par...) management, prouvent que leur méthode est plus précise, plus rapide et moins polluante que la méthode actuelle pour mesurer le taux de lipides des biodéchets. Mieux caractériser les déchets organiques permettrait de mieux les valoriser, une brique essentielle pour soutenir le développement de la bioéconomie.


Méthanisation: la RMN, une méthode rapide et fiable pour évaluer le potentiel de production de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...) des biodéchets.
© pxfuel.com

Un des facteurs importants à prendre en compte pour la méthanisation est le taux de lipides des déchets organiques. En effet, une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de lipides importante permet de produire plus de gaz: on parle de potentiel méthanogène, mais une quantité trop importante peut aussi inhiber le procédé. Les déchets organiques sont souvent très hétérogènes et de différentes origines (agriculture, industrie agro-alimentaire, cantines collectives...), c'est pourquoi ils ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est...) d'être caractérisés avant d'être valorisés. Actuellement, le taux de lipides des déchets est mesuré par la méthode Soxhlet qui se base sur une extraction chimique couplée à une séparation (D'une manière générale, le mot séparation désigne une action consistant à séparer quelque...) des différents constituants des déchets pour les analyser. Mais cette méthode d'analyse est longue, plusieurs heures (L'heure est une unité de mesure  :) par échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou...), et nécessite un solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) chimique pétrosourcé hautement polluant (Le polluant a pour définition la plus souvent retenue : un altéragène...).

Les chercheurs d'INRAE se sont intéressés à appliquer la RMN (Résonance magnétique nucléaire), une technique d'analyse non-invasive et non destructive où les molécules d'un échantillon, placées dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique et excitées par une radiofréquence, émettent un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe...) permettant de les identifier et de les quantifier. La RMN est déjà couramment appliquée dans l'industrie pharmaceutique (L'industrie pharmaceutique est le secteur économique qui regroupe les activités de...) et alimentaire, mais était jusqu'ici très peu utilisée pour analyser les déchets. L'équipe de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue...) s'est plus particulièrement intéressée à la RMN à bas champ, moins coûteuse et utilisant de plus petits appareils transportables.

Les chercheurs ont analysé 48 échantillons de déchets organiques de différentes origines (déchets agricoles, déchets verts, déchets de cantines collectives, de particuliers...). Ils ont utilisé la RMN couplée à la chimiométrie, une méthode mathématique permettant de retirer le plus d'information possible du signal émis. Ces résultats ont ensuite été comparés à ceux obtenus avec la méthode Soxhlet. L'étude montre que l'analyse par RMN couplée à la chimiométrie est très prédictive de la teneur en lipide (Les lipides constituent la matière grasse des êtres vivants. Ce sont des molécules...) des déchets organiques. Non seulement elle évite d'effectuer au préalable une longue procédure d'étalonnage, mais elle est plus précise et plus répétable que la méthode Soxhlet. L'analyse par RMN est surtout beaucoup plus rapide (moins d'une minute ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un...) par échantillon) et non polluante comparée à la méthode Soxhlet. Les scientifiques cherchent maintenant à améliorer le processus, notamment en supprimant l'étape de séchage des déchets, afin d'avoir une technique d'analyse transportable et directement applicable sur les sites de méthanisation.

Référence:
S. Picard, M. Cambert, J.-M. Roger, A. Davenel, R. Girault, F. Beline, C. Rondeau-Mouro, Determination of the lipid content of organic waste using time-domain nuclear magnetic resonance,
Waste Management, Volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension...) 138, 2022, Pages 41-48, ISSN 0956-053X,
https://doi.org/10.1016/j.wasman.2021.11.013

Centre:
- Bretagne-Normandie

Départements:
- MATHNUM
- TRANSFORM
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