Digestion anaérobie agricole : Mise en place et optimisation d'un pré-traitement thermique pour l'inactivation des spores de Clostridium

Discipline

Eau, Sol, Environnement

Classification

Sciences de la terre

Mots-clés libres

Hygiénisation, Imagerie en Flux, Méthanisation agricole, Pré-traitement, Clostridium perfringens

Mots-clés

Clostridium perfringens,

Méthanisation

Aujourd’hui en plein essor, la filière de la méthanisation agricole apparaît comme une option de choix face aux enjeux environnementaux et écologiques actuels. Toutefois, compte tenu de la présence de micro-organismes potentiellement pathogènes dans les effluents d’élevage, la digestion anaérobie des déchets organiques interroge la communauté scientifique et les autorités sanitaires quant à l’innocuité sanitaire des digestats. L’objectif de ces travaux de thèse a été d’évaluer les potentialités d’un pré-traitement (thermique, chimique, et en couplage) à diminuer la charge microbiologique d’intrants d’origine agricole, tout en conservant les performances de la digestion anaérobie. Dans ce but, les effets de ces pré-traitements ont été étudiés d’un point de vue microbiologique (rendements d’élimination des micro-organismes indicateurs sur le fumier bovin dans cette étude) mais aussi sur les performances du procédé de méthanisation (test BMP). L’effet de ces pré-traitements a également été évalué à l’échelle cellulaire sur une culture pure de Clostridium perfringens par cytométrie en flux et imagerie en flux. A l’échelle du procédé, un abattement significatif de la concentration en Escherichia coli et Enterococcus sp. a été obtenu. Un effet dose-dépendant a pu être démontré : plus la concentration en acides du traitement acido-thermique est importante, plus l’abattement de la concentration en Escherichia coli et Enterococcus sp. est grand. Toutefois, aucun effet sur les spores de Clostridium perfringens n’a été mis en évidence. De plus, une inhibition du potentiel méthanogène du fumier est observée suite au pré-traitement acido-thermique. A l’échelle cellulaire, la combinaison des traitements acide et thermique a montré des effets additifs sur les différentes populations de Clostridium perfringens. Le traitement thermique conduit à la destruction des formes végétatives et le traitement acide (acides gras volatils) conduit à un ralentissement voire une inhibition de la sporulation avec un effet dose-dépendant. Une stratégie globale d’analyse des données par imagerie en flux a été développée et appliquée à l’étude des formes végétatives et sporulées de Clostridium perfringens. Les résultats obtenus mettent en évidence l’intérêt de cette technologie pour l’étude de formes sporulantes. Grâce à l’approche pluridisciplinaire de ce travail, cette thèse aura permis d’améliorer les connaissances sur la problématique de l’hygiénisation des digestats d’une part et d’apporter une meilleure compréhension sur les mécanismes d’actions bactéricides de pré-traitements acido-thermiques contre Clostridium perfringens d’autre part.