Utilisation des déchets organiques biodégradables pour la production de biohydrogène par fermentation obscure

Abstract

La production de biohydrogène par fermentation obscure est considérée comme voie prometteuse permettant l’utilisation d’énergie propre et renouvelable ; parallèlement les déchets municipaux et industriels générés quotidiennement en quantités élevées présentent un immense problème de pollution environnementale. Cette étude est concentrée sur la valorisation de quatre déchets (les eaux usées industrielles de Bourgoul, les eaux usées de l’industrie laitière, le marc de café et les pelures de pomme de terre) en biohydrogène par culture mixte ainsi que l’amélioration des taux de production obtenus par différentes techniques : prétraitements physicochimiques et biologiques du substrat, la catalyse par les nanoparticules métalliques, la cofermentation ainsi que l’utilisation d’une culture pure productrice d’hydrogène (Escherichia coli) ; l’effet inhibiteur de quelques sels métalliques a été aussi évalué. L’analyse cinétique des résultats expérimentaux a été réalisée par les modèles du GOMPERTZ et LOGISTIQUE modifiés. Les résultats expérimentaux ont montré que tous les substrats bruts utilisés peuvent être valorisés en biohydrogène avec des taux de 143.72, 178.89, 210.13, 282.61 mL/gVS générés par les eaux usées de l’industrie laitière, les eaux usées industrielles de Bourgoul, les pelures de pomme de terre et le marc de café respectivement ; les essais d’amélioration du taux de production de biohydrogène ont été réussi avec succès avec un maximum d’amélioration par le prétraitement enzymatique de 4,236 et 8,27 fois en utilisant le les eaux de l’industrie laitière, les pelures de pomme de terre respectivement. Il a été aussi observé que la présence des nanoparticules métalliques dans le milieu de fermentation des eaux de l’industrie laitière améliore le rendement de production jusqu’à 5,4 fois en utilisant les nanoparticules d’oxyde de cuivre. L’essai d’amélioration par cofermentaion des eaux de l’industrie laitière et le marc de café a conduit à une amélioration de 2,65 fois. Enfin l’utilisation de la culture pure (Escherichia coli) a résulté un rendement moyennement faible de production de biohydrogène et son utilisation combinée par le prétraitement thermique du substrat a donné lieu à l’augmentation du taux d’amélioration de 0,76 fois. La présence des sels de métaux dans le milieu de fermentation obscure du marc de café a engendré des toxicités variées de la culture productrice d’hydrogène avec des différences duent à leur nature différente. La modélisation des résultats expérimentaux a montré une bonne approche et une excellente détermination de l’évolution de la production cumulée d’hydrogène et le modèle GOMPERTZ modifié a été le plus approprié.