Description du poste

Sujet : Optimisation d'un procédé innovant de méthanisation intégrant un prétraitement de la matière par hydrolyse
La méthanisation à la ferme est une filière de valorisation des déchets qui est actuellement en plein essor, portée par la demande grandissante d’énergie renouvelable. Elle consiste à transformer dans un réacteur anaérobie les déchets organiques des fermes et éventuellement des collectivités locales et des industries agro-alimentaires en un biogaz destiné à produire de l’énergie électrique et thermique.
Cette filière de méthanisation à la ferme est basée sur l’utilisation de procédés de digestion anaérobie qui sont aujourd’hui bien maitrisés. Néanmoins, dans le but d’optimiser la production de biogaz à partir des déchets, les constructeurs cherchent à améliorer ces unités de méthanisation. Dans ce cadre, l’Irstea de Rennes réalise un programme commun de recherche et développement avec la société Evalor pour développer et optimiser un nouveau procédé de méthanisation. Ce nouveau procédé est basé sur un découplage réactionnel, séparant les premières étapes de la digestion anaérobie (hydrolyse+acidogénèse) des autres réactions (acétogénèse et méthanogénèse). Deux cuves séparées sont donc installées pour réaliser ces réactions séparées. Afin d’optimiser le process, un programme de recherche et développement a été mis en place avec pour objectif principal d’identifier les paramètres de fonctionnement du procédé ayant le plus impact afin, ensuite, de les optimiser.
Pour ce faire, pour ce stage, il est envisagé de développer un outil de simulation dynamique du procédé. Ce développement sera réalisé en différentes étapes successives. La première se concentrera sur les paramètres influant déterminés grâce à un jeu de données déjà obtenues sur des pilotes reproduisant le procédé. Ce jeu de données sera implémenté dans le modèle de digestion anaérobie ADM1 pour l’étape d’hydrolyse, puis pour l’ensemble de l’unité de méthanisation. Ensuite, un calage des paramètres régissant le modèle sera réalisé. Enfin, une confrontation des résultats numériques et expérimentaux permettra de valider le modèle modifié en lien avec des essais sur pilote et sur un jeu de données obtenus lors d’une campagne de suivi sur une installation grandeur réelle.
Le stage proposé a pour objectif de développer un modèle numérique du procédé qui pourra être utilisé à des fins d’optimisation de ce dernier. La méthodologie envisagée est la suivante :
- Réaliser un état de l’art sur les modèles d’hydrolyse et l’impact des paramètres identifiés comme prépondérants.
- Modifier le modèle de digestion anaérobie ADM1 en fonction des processus et facteurs à prendre en compte identifiés.
- Implémenter le modèle couplant un modèle ADM1 modifié pour le réacteur d’hydrolyse et deux modèles ADM1 pour le digesteur et le post-digesteur.
- Déterminer les paramètres d’ajustement des différents modèles (résultats obtenus sur pilote en continu, couplés à des expérimentations spécifiques si nécessaire)
- Valider le modèle sur des résultats expérimentaux obtenus.
- Évaluer les facultés prédictives du modèle via la simulation de l’installation

Période : 6 mois à partir de mars 2019 (modifiable).
Rémunération : 525€ par mois