Recherche Avancée

Thèse soutenue

Etude et compréhension des processus de biodégradation : Estimation de la biodégradabilité de matrices organiques solides

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Auteur / Autrice : Lucie Berthe
Direction : Catherine Massiani
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biosciences de l'environnement, chimie et santé
Date : Soutenance en 2007
Etablissement(s) : Aix-Marseille 1

Résumé

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La pérennisation de la filière de compostage nécessite une meilleure gestion de ce traitement pour qu’il conduise a des composts de qualité et que peu de nuisances lui soit associées. En particulier, une connaissance approfondie des transformations de la matière organique durant sa biodégradation et la détermination de la biodégradabilité des matrices en amont, au cours et en aval du compostage, pourraient aider à ajuster au mieux les paramètres expérimentaux. Pour y parvenir, le travail de thèse avait pour objectifs (i) d’identifier une méthode expérimentale, (ii) de tester cette méthode comme outil de suivi d’un traitement par compostage et de la positionner par rapport à d’autres techniques et (iii) de mieux comprendre, a l’aide de cette méthode, les processus de a biodégradation à travers l’étude des transformations de la matière organique lors de sa biodégradation. Une synthèse bibliographique a permis d’identifier un dispositif respirométrique permettant de répondre aux objectifs de thèse. Cet outil a été testé puis amelioré et associé à un pycnomètre à air qui a permis de mesurer le taux d’espace vide des matrices en cours de respirométrie, aidant ainsi à caracteriser les conditions d’aération du milieu. L’application de retournements matière s’est traduite la plupart du temps par des reprises de consommation d’oxygène prouvant la presence de matière organique biodégradable résiduelle. Il est donc nécessaire de réaliser des retoumements jusqu’à ce qu’ils soient sans influence pour quantifier l’ensemble de la matière organique biodégradable. Dès lors, la modélisation des profils respirométrique a été difficile et la nécessité d’une estimation expérimentale des fractions de biodégradabilité variable de la matière est apparue. La caractérisation d’un melange boue/structurant prélevé en cours de compostage a mis en évidence la possibilité de suivre la stabilisation biologique de cette matrice, ceci de façon plus sensible et pertinente qu’avec les tests d’auto-échauffement et de SOLVITA. Pour étudier les processus de biodégradation, et proposer un fractionnement expérimental de la matière organique, un mélange boue/structurant a été caracterisé par des analyses bio-physico-chimiques durant son étude en respirométrie. En plus de l’analyse des matrices globales ses fractions hydrosolubles et non solubles ont été étudiées selon les paramètres DCO, CT et MO. Ceci a permis une étude plus complète et pertinente, en limitant l,effet de masse lié à la matière inerte. Un fractionnement de la matière selon 3 classes de biodégradabilité variable a ainsi pu êre proposé. Une analyse specifique de la fraction SOL (pH, rconductivite, respirométrie liquide, glucides, proteines, acides aminés, fractionnement sur résine couplé à de la spectroscopie et a la fluorimétrie) a permis de caractériser plus précisement la composition de la matière et son évolution durant la respirométrie. 4 périodes de biodégradation ont ainsi pu être identifiées. La mesure de respirométrie liquide s’est révélée une analyse prometteuse pour juger de la stabilité des matrices en compostage. L’utilisation du fractionnement proposé avec le modèle biologique actuel a pour sa part mis en avant l’intérêt existant à optimiser le modèle pour assurer la justesse de paramètres cinétiques ainsi determinés.