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Tests BMPBoues d’épuration et boues industrielles

Pulp and paper mill biosludge — BMP : 25 études, moyenne pondérée 100 m³ CH₄/t MOS

Pulp and paper mill biosludge : 25 enregistrements de données BMP issues de 4 publications, moyenne pondérée 100 m³ CH₄/t MOS, plage 67–209.

évaluation : négatifCH₄ ≈ 52 % (estimation)

Publié le Mis à jour le 2 min de lectureRédaction FeedstockData

Photo Aleš Makovec / Wikimedia Commons, licence CC BY-SA 3.0, fichier source; modifications: recadrage

Moyenne pondérée
100m³ CH₄/t MOS
Plage
67–209m³ CH₄/t MOS
Enregistrements
25études
Publications
4sources
Températures
20 °C, 35 °C, 37 °C, 38 °Cde l’essai

Méthane dans le biogaz

Teneur moyenne en méthane · ≈ 5,2 kWh/m³ de biogaz

estimation d’après le type de substrat Les études collectées ne contiennent aucune mesure. L’intervalle découle de la composition approximative (à dominante glucidique (sans caractéristiques protéiques ni lipidiques)) et des rendements des groupes de composés selon la FNR.

Comment nous le calculons et ce que signifient les zones

Évaluation pour les unités de méthanisation

négatif — évaluation éditoriale pour les unités de méthanisationPeut menacer la stabilité du procédé — à ne pas accepter même contre une forte rémunération

Potentiel par tonne de matière brute : très faible (1 m³ CH₄/t); risque de procédé : inhibiteurs , soufre . Coûts de manutention : fibres, couche flottante, dégradation lente. Faible potentiel associé à un risque de procédé et à des coûts de manutention.

Pourquoi ? Facteurs d’évaluation

Potentiel par tonne −1

  • −1potentiel de 1 m³ CH₄/t de matière brute (BMP 100 × MS 2,2 % × MOS 68 %)

Stabilité du procédé −1,25

  • −1inhibiteurs : naturels ou résiduels (par ex. limonène, polyphénols, antibiotiques, métaux)
  • −0,25soufre : H₂S dans le biogaz (toxicité pour les bactéries, corrosion, désulfuration)

Manutention et coûts −1

  • −0,5fibres, couche flottante — broyage et brassage intensif
  • −0,5dégradation lente — temps de séjour long

Total des points : −3,25 · seuils : ≥ 2,5 très bon, ≥ 1 bon, en dessous — neutre ; négatif en cas de risque cumulé pour le procédé.

Faible potentiel associé à un risque de procédé et à des coûts de manutention.

Évaluation éditoriale selon la méthodologie · fiabilité de l’évaluation : élevée · hors prix du marché

Ajouter au calculateur de codigestion Données CSV

Courbes BMP issues de 25 études

Moyenne pondérée Enregistrements individuels

Courbes BMP : Pulp and paper mill biosludgeProduction cumulée de méthane au fil du temps pour 25 enregistrements et la moyenne pondérée de 100 m³ CH₄/t MOS. 25 des courbes sont des courbes de modèle (cinétique du premier ordre).0501001502002500510152025303540temps [j]m³ CH₄/t MOSKarlsson et al. (2011) · 1: 89 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 2: 97 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 3: 138 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 4: 145 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 5: 155 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 6: 158 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 7: 159 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 8: 162 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 9: 167 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 10: 173 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 11: 175 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 12: 176 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 13: 182 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 14: 188 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 15: 197 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 16: 199 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Karlsson et al. (2011) · 17: 209 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kinnunen et al. (2015) · 1: 89 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kinnunen et al. (2015) · 2: 92 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kinnunen et al. (2015) · 3: 93 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kinnunen et al. (2015) · 4: 94 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kinnunen et al. (2015) · 5: 102 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Kolbl et al. (2014): 74 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Meyer i Edwards (2014) · 1: 67 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)Meyer i Edwards (2014) · 2: 68 m³ CH₄/t MOS (courbe de modèle)moyenne100

Les lignes en pointillés sont une courbe de modèle (cinétique du premier ordre, B(t) = B₀·(1 − e−kt)) ; le point final provient de la publication. Toutes les courbes sont des courbes de modèle.

Production cumulée de méthane au cours de l’essai [m³ CH₄/t MOS]. La ligne épaisse est la moyenne pondérée de tous les enregistrements (100) ; les points marquent les valeurs finales données dans les publications. Pointez le graphique pour lire les valeurs ; cliquez sur un élément de la légende pour masquer ou afficher un enregistrement.

  • Afficher les enregistrements restants dans la légende (13)

Enregistrements et sources

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SourceBMP
m³ CH₄/t MOS		TempératureÉchantillonCourbe
Karlsson et al. (2011) · 1 DOI8937 °C · mésophileMill 6 mechpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 2 DOI9737 °C · mésophileMill 4 CTMP/Kraftpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 3 DOI13837 °C · mésophileMill 1 mechpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 4 DOI14537 °C · mésophileMill 3 Kraftpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 5 DOI15537 °C · mésophileMill 5point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 6 DOI15837 °C · mésophileMill 5point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 7 DOI15937 °C · mésophileMill 2 sulphitepoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 8 DOI16237 °C · mésophileMill 5point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 9 DOI16737 °C · mésophileMill 5 Kraft/CTMPpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 10 DOI17337 °C · mésophileMill 3point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 11 DOI17537 °C · mésophileMill 3point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 12 DOI17637 °C · mésophileMill 2 sulphitepoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 13 DOI18237 °C · mésophileMill 3point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 14 DOI18837 °C · mésophileMill 3point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 15 DOI19737 °C · mésophileMill 6 mechpoint final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 16 DOI19937 °C · mésophileMill 5point final (courbe de modèle)
Karlsson et al. (2011) · 17 DOI20937 °C · mésophileMill 5point final (courbe de modèle)
Kinnunen et al. (2015) · 1 DOI8935 °C · mésophilepaper biosludgepoint final (courbe de modèle)
Kinnunen et al. (2015) · 2 DOI9235 °C · mésophilepaper biosludgepoint final (courbe de modèle)
Kinnunen et al. (2015) · 3 DOI9335 °C · mésophilepaper biosludgepoint final (courbe de modèle)
Kinnunen et al. (2015) · 4 DOI9435 °C · mésophilepaper biosludgepoint final (courbe de modèle)
Kinnunen et al. (2015) · 5 DOI10235 °C · mésophilepaper biosludgepoint final (courbe de modèle)
Kolbl et al. (2014) DOI7438 °C · mésophiledehidrated Paper mill sludgepoint final (courbe de modèle)
Meyer i Edwards (2014) · 1 DOI6720 °C · psychrophile—point final (courbe de modèle)
Meyer i Edwards (2014) · 2 DOI6820 °C · psychrophile—point final (courbe de modèle)
Moyenne pondérée100moyenne arithmétique 138, SD 46

Composition typique

Matière sèche (MS)
2,2% (plage 0,6–19,7)
Matière organique sèche (MOS)
68 % MS (plage 65–78,4)

Médiane et plage des déterminations rapportées dans les publications à l’origine des enregistrements BMP de ce substrat (lues dans : MY-D) ; matière sèche : 14 déterminations, matière organique sèche : 3 déterminations.

Sources : Karlsson et al. (2011); Kinnunen et al. (2015); Kolbl et al. (2014).

La composition de la matière première varie d’un lot à l’autre — pour les calculs d’unité, utilisez l’analyse de votre propre échantillon. Le calculateur insère automatiquement des valeurs typiques.

Propriétés du procédé

  • dégradation lente
  • fibreux
  • riche en soufre
  • pauvre en azote
  • contient des inhibiteurs
  • classification éditoriale

Codigestion — avec quoi la combiner, points de vigilance

Dosage

Introduire progressivement, en commençant par une faible dose et en surveillant le procédé (par ex. FOS/TAC, pH, composition du gaz).

Sources des données de procédé

  1. Hagos et al. (2017). Anaerobic co-digestion process for biogas production: progress, challenges and perspectives. Renew. Sustain. Energy Rev.
  2. Weiland, P. (2010) Biogas production: current state and perspectives. Applied Microbiology and Biotechnology
  3. Bayr et al. (2012). Thermophilic anaerobic digestion of pulp and paper mill primary sludge and co-digestion of primary and secondary sludge. Water Res.
  4. Chen, Cheng, Creamer (2008). Inhibition of anaerobic digestion process: A review. Bioresour. Technol.

Le calculateur de codigestion évaluera un mélange précis contenant ce substrat.

Ce que montre la compilation

La compilation porte sur 25 enregistrements de potentiel méthanogène (BMP) pour le substrat « Pulp and paper mill biosludge », issus de 4 publications publiés entre 2011 et 2015. Les résultats vont de 67 à 209 m³ CH₄/t MOS, et la moyenne pondérée est de 100 m³ CH₄/t MOS (moyenne arithmétique 138, écart type 46).

Les essais ont été réalisés à 20, 35, 37, 38 °C (régime : mésophile, psychrophile). Les différences de température, d’inoculum, de durée d’essai et de préparation de l’échantillon sont des causes typiques de la dispersion des résultats entre laboratoires.

Pour 25 enregistrements, la publication ne donne que la valeur finale. La ligne du graphique est alors une courbe de modèle (cinétique du premier ordre) et ne sert qu’à comparer les formes — seul le point final provient de la publication.

Comment utiliser ces données

Le BMP décrit le potentiel obtenu lors d’un essai en batch dans des conditions de laboratoire. Dans une unité à l’échelle industrielle, le rendement dépend en outre du temps de séjour, de la charge du digesteur, du brassage et de la composition de la ration. Pour les calculs préliminaires, il est préférable d’utiliser la moyenne pondérée, et pour l’évaluation du risque l’ensemble de la plage de résultats. Lors de la planification d’une ration donnée, il est utile de commander votre propre essai BMP sur un échantillon représentatif.

La méthodologie en bref

Le BMP est la quantité de méthane obtenue à partir de la matière organique sèche (MOS) lors d’un essai en batch, exprimée en m³ CH₄ par tonne de MOS (numériquement identique aux NmL CH₄/g MOS des publications) et ramenée aux conditions normales (0 °C, 101,325 kPa). La moyenne pondérée attribue à chaque publication un poids total de 1, réparti à parts égales entre ses résultats pour le substrat — un article testant vingt variétés ne pèse donc pas plus qu’un article portant sur un seul échantillon. Dans les programmes interlaboratoires, l’unité retenue est le laboratoire (poids total 1), et au sein de celui-ci le poids d’un essai augmente avec le nombre de flacons (répétitions). Les résultats après prétraitement (par ex. thermique, chimique, enzymatique) sont présentés séparément et ne sont pas inclus dans la moyenne.

Les lignes continues sont des courbes mesurées lors des essais. Lorsqu’une publication ne donne que le résultat final, nous traçons un modèle cinétique du premier ordre, B(t) = B₀·(1 − e−kt) : seul le point final provient de la publication, et la forme de la courbe sert uniquement de visualisation — il ne faut pas en tirer la production d’un jour donné. Pour ce substrat, k = 0,091 j−1 a été retenu (pas de données cinétiques pour le groupe – la médiane de toutes les constantes de vitesse k disponibles (93 valeurs) a été utilisée).

Les statistiques décrivent la dispersion des résultats publiés — une compilation descriptive, et non une méta-analyse ni une garantie de rendement d’une unité.

Méthodologie complète et politique de correction

Résultats après prétraitement (4) — exclus de la moyenne
SourceBMP
m³ CH₄/t MOS		PrétraitementÉchantillon
Karlsson et al. (2011)240enzymaticMill 5
Karlsson et al. (2011)239physical-enzymaticMill 5
Meyer i Edwards (2014)97unspecifiedpaper sludge
Meyer i Edwards (2014)66enzymaticpaper sludge

Bibliographie

  1. Karlsson, A.; Truong, X.; Gustavsson, J.; Svensson, B.H.; Nilsson, F.; Ejlertsson, J. (2011). Anaerobic treatment of activated sludge from Swedish pulp and paper mills – biogas production potential and limitations. Environmental Technology 32(14), 1559–1571. DOI: 10.1080/09593330.2010.543932 DOI
  2. Kinnunen, V.; Ylä-Outinen, A.; Rintala, J. (2015). Mesophilic anaerobic digestion of pulp and paper industry biosludge–long-term reactor performance and effects of thermal pretreatment. Water Research 87, 105–111. DOI: 10.1016/j.watres.2015.08.053 DOI
  3. Kolbl, S.; Paloczi, A.; Panjan, J.; Stres, B. (2014). Addressing case specific biogas plant tasks: Industry oriented methane yields derived from 5L Automatic Methane Potential Test Systems in batch or semi-continuous tests using realistic inocula, substrate particle sizes and organic loading. Bioresource Technology 153, 180–188. DOI: 10.1016/j.biortech.2013.12.010 DOI
  4. Meyer, T.; Edwards, E.A. (2014). Anaerobic digestion of pulp and paper mill wastewater and sludge. Water Research 65, 321–349. DOI: 10.1016/j.watres.2014.07.022 DOI

Toutes les sources du site : bibliographie.

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