Mécanismes d’interactions entre la matière organique et minérale lors de la valorisation par liquéfaction hydrothermale suivi de purification : application aux digestats de méthanisation

2020

Encadrement et contacts :

Ferrasse Jean-Henry (jean-henry.ferrasse@univ-amu.fr);
Barca Cristian (cristian.barca@univ-amu.fr)

Laboratoire : M2P2, UMR 7340 / Équipe Traitement des Eaux et des Déchets


Descriptif de la thèse

La liquéfaction hydrothermale est l’application de la synthèse hydrothermale à la conversion en eau sous pression de biomasses ou déchets organiques. La gamme de température et de pression est relativement large et permet de moduler la famille de produits. L’avantage de cette conversion est de pouvoir s’adresser à un intrant humide et d’assurer une conversion de l’ensemble des biomasses comparativement aux procédés biologiques.
La liquéfaction hydrothermale de biomasses humide peut conduire à la production de trois phases différentes :
  • i. Une phase huileuse hydrophobe, composée essentiellement d’organiques faiblement oxygénés ;
  • ii. Une phase aqueuse, contenant des organiques solubles du type acide carboxylique ;
  • iii. Une phase solide, riche en minéraux.

L’objectif de cette thèse 

est d’étudier le comportement des composés minéraux constitutifs des biomasses résiduelles et leur répartition parmi les différentes phases en sortie du réacteur hydrothermal, avec une attention particulière pour le P. Les digestats issus de la méthanisation des boues de station d’épuration seront utilisés comme substrat organique modèle : le choix du substrat étant guidé par sa disponibilité sur le site, par 2 sa teneur en P, et par les connaissances antérieures de l'équipe (Akkache et al., 2016). Les digestats présentent des teneurs élevées en P (1 - 5 % sur masse sèche) et deux formes de P : P organique (e.g. acides nucléiques, phospholipides membranaires, ATP) et P inorganique (e.g. phosphates de Ca, Mg, Fe et/ou Al, polyphosphates et phosphates). L’effet de plusieurs paramètres du procédé hydrothermal, notamment la température, le temps de réaction, et l’ajout de réactifs chimiques (e.g. CaO), sur les cinétiques et sur les voies de conversion du P sera étudié grâce à une série d’expériences comparatives qui seront menées en laboratoire.

Programme finançant la recherche :
Obtenu : aucun
Envisagé : ADEME
Moyens complémentaires: le laboratoire dispose de 3 réacteurs hydrothermaux batch (150 à 500 mL), d’une plateforme d’analyse des eaux (spectrophotomètres, sondes pH, O2, nitrates, etc., mesure de MES, MVS, COT, etc.) et d’une plateforme d’analyses des gaz (chromatographie phase gazeuse et FT-IR).

Sujet détaillé de la thèse

Ci-joint le sujet de thèse détaillé (avec le contexte, la démarche proposée, les objectifs, les références...)