La codigestion de déchets organiques est un processus communément utilisé dans les digesteurs anaérobies servant à la production de biogaz. Cependant, de nombreuses problématiques de nature microbiologique et liées aux équipements limitent souvent le rendement. La collaboration entre l'Université de Padoue, BTS Biogas et S&C Best vise à étudier ces facteurs et à améliorer l’efficience du processus grâce à l’utilisation de nouvelles technologies d’analyse du microbiome basées sur le séquençage de l’ADN.
"Più-BIOGAS App" est le nom codifié du projet. Financé par la Fondation Cariverona et coordonné par le professeur Lorenzo Favaro, il a pour objectif principal d’augmenter le rendement de production de biogaz 10 % dans des contextes de codigestion de déchets agro-alimentaires caractéristiques du territoire local. Initié il y a environ un an, ce projet s’articule autour de plusieurs axes de recherche, dont le principal est le contrôle microbiologique via le séquençage de l’ADN (analyses métagénomiques) de quelques installations de digestion anaérobie en grandeur nature (FIGURE 1).
Nous avons notamment adopté la technique de séquençage shotgun de l’ADN, qui permet de reconstituer pratiquement intégralement les génomes des espèces microbiennes, y compris en communauté, et à en fournir en abondance. Cette approche, basée sur des techniques informatiques avancées, fournit un panorama sur la dynamique des populations microbiennes. Dans les mois à venir, nous appliquerons des méthodes d’analyse statistiques appropriées pour étudier l'influence des paramètres physico-chimiques de l’installation et des biomasses digérées sur la production de biogaz et pour prévoir les interactions principales entre les espèces microbiennes. Ce projet prévoit en effet le développement d’un prototype de logiciel qui fournira un support décisionnel pour la gestion des installations afin d’optimiser le rendement et de réduire les coûts d’exploitation.
Une autre partie importante du projet comprend une approche microbiologique et biotechnologique pour l’isolement et la caractérisation d’espèces anaérobies destinées au développement d’inoculants microbiens (espèces individuelles et/ou consortiums), dans le but d’optimiser l’efficience de la conversion de résidus organiques en biogaz (FIGURE 1). Ces cultures pourront être utilisées pour il bioenrichissement d’un bioréacteur pilote fourni par BTS Biogas s.r.l. Ces tests permettront d’évaluer la possibilité d’utiliser des inoculants pour réactiver la production de biogaz dans des digesteurs manifestant une diminution des performances ou traitant des biomasses récalcitrantes.
Après avoir sélectionné les installations les mieux adaptées à ce type de recherches, parmi celles qui ont souscrit un contrat d’assistance biologique avec BTS Biogas, Metanlab et le département biologie ont ouvert leurs archives datant de plus de dix ans. Ils ont fourni à l’Université de Padoue toutes les données relatives à l’alimentation, la production de biogaz et l’analyse des acides gras volatils du digestat et des biomasses arrivant en entrée dans les structures étudiées.
Metanlab s’est également chargé de l’organisation de la collecte et de la conservation des échantillons destinés à l’analyse génomique et/ou culturomique et de l’enrichissement de la base de données des installations sélectionnées, en effectuant des analyses mensuelles de la concentration en microéléments du digestat.
Les données des analyses de routine et spécialisées ont été fournies à l’Université de Padoue en temps réel. Grâce à leur expertise, nos biologistes nous ont permis d’interpréter les résultats en fonction des activités des installations, notamment lors d’éventuelles difficultés, comme les arrêts de production, les maintenances exceptionnelles et tout facteur susceptible d’influer sur la biologie, à travers des échanges d’informations fréquents et fructueux entre l’Université, Metanlab et le département biologie.
Les participants au projet sont Guido Zampieri, Sara Agostini, Bettina Müller, Fabrizio Sibilla, Stefano Campanaro, Laura Treu, Lorenzo Favaro et MetanLab.
