Traitement des Sargasses
Protocole de qualification pour le traitement des algues invasives échouées avec maîtrise spécifique des contraintes salines, sulfates et inhibiteurs
Sargasses échouées - Vue d'ensemble
Les sargasses échouées présentent des caractéristiques spécifiques qui nécessitent des adaptations particulières du procédé de traitement. La photographie ci-dessous illustre l'ampleur du phénomène et la nature hétérogène des intrants, avec présence de sable, de fibres longues et de matière organique variable selon l'état de décomposition.
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Figure 1 : Sargasses échouées. La photographie montre la masse importante d'algues échouées, leur hétérogénéité (état de décomposition variable), et la présence de sable et d'inertes qui nécessitent des étapes de préparation et de séparation spécifiques avant traitement en méthanisation.
Contraintes spécifiques
- Charge saline et sulfates, favorisant la production de sulfures et donc d'H₂S en anaérobie
- Présence d'inertes (sable) et de fibres longues, défavorables à l'hydraulique et au pompage
- Risque d'inhibition par NH₃ libre : lors de la co-digestion avec lisiers/boues, la charge azotée élevée (NH₄⁺) peut conduire à la formation d'ammoniac libre (NH₃) qui inhibe le consortium méthanogène. Ce risque est particulièrement critique en phase thermophile (55°C) où la fraction NH₃ libre augmente significativement à pH constant, nécessitant une maîtrise spécifique par dilution, échange ionique et contrôle du pH.
- Besoin de sécuriser le biogaz (H₂S) et de maîtriser les volumes hydrauliques par séparation/évaporation avant thermophilie
Formulation de référence
Pour 1 tonne de sargasse fraîche, la formulation de référence propose une co-digestion multi-substrats (lisiers, biodéchets, boues, FOG, vinasse, fibres) et des additifs de maîtrise d'inhibiteurs (fer, zéolithe).
Point opératoire déterminant : l'ajustement hydraulique pour viser 10 % de matière sèche en digesteur 1, avec un calcul explicite d'eau à ajouter de 1,425 m³ sur la base des hypothèses de TS listées.
Maîtrise des inhibiteurs
Maîtrise NH₃
Le traitement de l'ammoniac repose sur trois leviers complémentaires, opérables sans ouvrir le système :
- Dilution hydraulique : maintien de la matière sèche à 8–10 % en digesteur 1 pour réduire la concentration en NH₄⁺ et limiter la formation de NH₃ libre
- Zéolithe clinoptilolite : ajout de 80–120 kg pour tamponner le NH₄⁺ par échange ionique. La zéolithe est intégrée dans la recirculation interne (copeaux → fer → zéolithe) et nécessite un suivi de sa capacité d'échange résiduelle en fin de campagne
- Charge progressive : évitement des à-coups de charge organique (vinasse, FOG) en phase 1 qui pourraient provoquer des pics de NH₄⁺ et donc de NH₃ libre
- Suivi analytique : mesure régulière de NH₄⁺, pH et température pour calculer le potentiel NH₃ libre, avec estimation critique à 55°C en phase thermophile où la fraction libre est plus pénalisante
En phase thermophile (55°C) : la vérification du potentiel NH₃ libre à 55°C est un point de qualification essentiel, car l'équilibre NH₄⁺/NH₃ est défavorable à haute température. Les percolats/eaux réintroduites doivent avoir leur NH₄⁺ réduit pour limiter le potentiel NH₃ libre en thermophile.
Maîtrise H₂S
- Fer propre 5–10 kg (précipitation HS⁻ → FeS)
- Séparation de phases (purge sédiments FeS/sables)
- Filtration gravitaire interne en recirculation lente (copeaux → fer → zéolithe)
- Collecte biogaz immédiate (pas de dégazage libre)
Consigne critique : Ne pas ajouter de gypse dans les digesteurs (apport sulfate → sulfures/H₂S), usage possible uniquement en aval compostage du digestat, sous contrôle.
Conception conteneur phase 1
Le conteneur phase 1 est décrit comme un système hermétique avec quatre zones fonctionnelles (sac réacteur, plénum inférieur, étagère de filtration gravitaire, volume biogaz/flottants), destiné à :
- Macération/broyage interne (dans sac réacteur) et filtrage primaire des fibres
- Décantation des lourds (sables, minéraux, FeS) dans le plénum inférieur, purge fond dédiée
- Recirculation interne à travers médias en série :
- Copeaux 30–80 kg (préfiltration)
- Lit ferreux 5–10 kg (sulfures)
- Zéolithe 80–120 kg (ammonium)
- Collecte biogaz dès le départ et exigences d'étanchéité (tests fuite, prévention entrées d'air)
Plan de test détaillé
Finalité du dossier laboratoire
Le laboratoire doit pouvoir produire, à partir d'échantillons tracés et d'une chronologie de prélèvements, un dossier de qualification comprenant :
- Caractérisation complète des intrants et des co-substrats (variabilité, sels, soufre, métaux, contaminants organiques selon stratégie)
- Preuve de fonctionnement du digesteur 1 « Hygiénisation » (stabilité, séparation des phases, efficacité fer/zéolithe)
- Preuve de maîtrise NH₃ :
- Mesure de NH₄⁺, pH et température pour calculer le potentiel NH₃ libre
- Vérification de l'efficacité de la zéolithe (capacité d'échange NH₄⁺ résiduelle)
- Essais d'inhibition ammoniacale (gradient NH₄⁺/pH) en phase mésophile
- Calcul du potentiel NH₃ libre à 55°C en phase thermophile (point critique de qualification)
- Absence de chute de production biogaz corrélée à NH₃ libre
- Caractérisation des eaux/percolats réintroduits (réduction NH₄⁺ pour limiter NH₃ libre en thermophile)
- Preuve de maîtrise H₂S (liquide et gaz) et absence d'inhibition
- Preuve d'intérêt de l'évaporation / séparation (concentration utile, réduction charge hydraulique, absence d'oxydation pénalisante)
- Preuve de performance du digesteur 2 thermophile (conversion, biogaz, stabilité, absence d'inhibition NH₃/H₂S)
- Caractérisation du digestat solide et liquide pour orientation agronomique/normalisation (NPK, C/N, sels, métaux, hygiène si demandée)
- Caractérisation des engrais en sortie de compostage conformément aux objectifs de normalisation et clients
Tests spécifiques NH₃
Le plan de test inclut des séquences dédiées à la maîtrise de l'ammoniac :
- Test dilution (TS) : variation autour de 8–10 % TS en phase 1, avec suivi de NH₃ libre estimée, AGV et production biogaz pour identifier les seuils optimaux
- Test zéolithe : variation de 80 → 120 kg avec suivi NH₄⁺/NH₃ libre et stabilité biogaz pour optimiser le dosage
- Test azote / NH₃ libre en thermophile : variation de dilution ou de zéolithe si elle reste un levier au 55°C, avec calcul NH₃ libre à 55°C et corrélation à la cinétique gaz
- Essais d'inhibition ammoniacale : tests en réacteur de laboratoire avec inoculum, en gradient (dilution) pour estimer le seuil d'inhibition par NH₃