Codigestion : comment planifier le mélange de substrats sans surcharger le digesteur

La codigestion est la digestion simultanée de plusieurs substrats, généralement du lisier ou du fumier additionnés de matières à plus fort rendement en méthane, telles que les ensilages, les résidus de production ou les biodéchets. Le mélange se planifie de manière à associer un substrat de base apportant tampon et eau à des substrats plus énergétiques, tout en conservant un C/N d’environ 20–30, un OLR sûr et un faible risque d’inhibition. Les éléments clés sont des analyses fiables des substrats, un bilan massique sur toute l’année et l’introduction progressive des changements.

Étape 1 : connaître les substrats

Pour chaque composant, recueillez des données de laboratoire, et non de catalogue :

Étape 2 : définir le rôle des substrats

• Base : lisier de bovins ou de porcs — tampon, eau, oligo-éléments, faible énergie.
• Vecteurs d’énergie : ensilages de maïs, d’herbe, ensilage de plante entière, pulpes de betterave, déchets de l’industrie agroalimentaire.
• Substrats « difficiles » : fientes de volaille (azote élevé), graisses (rendement élevé, risque de moussage), lactosérum (acidification rapide), paille (hydrolyse lente).

Règle : les substrats facilement dégradables s’introduisent en proportion limitée et de manière régulière, car le risque d’acidification augmente avec la vitesse d’hydrolyse.

Étape 3 : bilan et exemple

Hypothèses : digesteur de 3 000 m³, OLR cible d’environ 3,3 kg VS/(m³·j), soit environ 9 900 kg VS/j. Mélange :

OLR ≈ 3,2 kg VS/(m³·j) ; le HRT à 65 m³/j est d’environ 46 jours. La part de lisier représente 61 % de la masse fraîche, ce qui aide à la dilution et à l’alcalinité. Vérifiez ensuite le C/N (tableur de bilan), le TAN et le NH₃ libre, la teneur en graisses et le soufre.

Étape 4 : valeurs limites de sécurité

Définissez pour votre propre installation :

• la part maximale de substrats facilement dégradables dans la VS,
• l’OLR maximal pour le mélange,
• le TAN et le NH₃ libre maximaux,
• la part minimale de lisier (tampon),
• le rythme maximal de changement du mélange (par exemple pas plus d’une dizaine de pour cent de VS par semaine).

Les valeurs découlent de l’historique de fonctionnement : les meilleures sources sont les notes des changements précédents et les résultats d’analyses.

Étape 5 : mise en œuvre des changements

1. Ne modifiez qu’un facteur à la fois.
2. Commencez par une faible part du nouveau substrat (quelques pour cent de VS).
3. Observez les AGV, le FOS/TAC, le pH, la composition du gaz et la mousse pendant 2–3 semaines.
4. Augmentez la part par étapes si les paramètres sont stables.
5. Consignez les réactions du procédé — ce sera la base de connaissances.

Logistique

Un mélange sur le papier doit être couvert par des approvisionnements : contrats avec les fournisseurs de substrats, lieu de stockage (silos, cuves), mesure de la masse, qualité. Le plan annuel doit tenir compte de :

• les fluctuations de rendement des cultures (sécheresse, excès de précipitations) — réserve d’ensilage pour un à deux mois,
• la saisonnalité des déchets de transformation,
• le temps de trajet et le coût du transport,
• la possibilité de remplacer un substrat par un équivalent.

Test avant la décision

Avant de signer un contrat pour un nouveau substrat, réalisez un test BMP ou un test en continu à l’échelle du laboratoire avec le mélange prévu. Le résultat ne remplacera pas un essai à l’échelle technique, mais indiquera le risque d’inhibition et un rendement indicatif. N’oubliez pas que le BMP ne prend pas en compte les limites de transport de la masse ni le HRT dans un digesteur réel.

Erreurs les plus fréquentes

• planification du mélange à partir de tableaux, sans analyses,
• augmentation brutale de la part de graisses ou de fientes de volaille,
• négligence du soufre et de l’ammoniac,
• absence de plan de secours en cas de manque d’un substrat,
• non-prise en compte du digestat : la codigestion avec des déchets peut modifier le statut et les exigences juridiques du digestat.

Un mélange bien planifié n’est pas seulement optimal sur le plan énergétique, mais aussi résilient : si un composant fait défaut, l’installation peut le remplacer sans perturber le procédé.

Scénarios de secours dans le plan de mélange

Un bon plan comporte des variantes : que faire lorsque l’ensilage vient à manquer (remplacement par de l’herbe, de l’ensilage de plante entière, des pulpes), lorsque la part de fientes augmente (dilution, correction du C/N), lorsque le fournisseur de déchets livre un lot de moindre qualité (quarantaine, test sur une petite ration). Consignez les seuils de décision et les personnes responsables. Il est utile de conserver une réserve de substrat prêt à l’emploi et stable, qui permet de réduire rapidement la part des composants à risque sans baisse de la charge énergétique.

Évaluation de la rentabilité des composants

Comparez les substrats non pas par le prix à la tonne, mais par le coût par m³ de méthane : le prix de la tonne livrée divisé par le rendement en CH₄ de la tonne. Un déchet gratuit, à faible rendement et à risque élevé, peut revenir plus cher qu’un ensilage. Ajoutez au calcul les coûts de transport, de stockage, d’un éventuel traitement ainsi que l’influence sur le digestat.