Projet SPIRALE

Contexte

Si certaines unités peuvent bénéficier d’un suivi important, la majorité des unités de méthanisation sur le sol français sont des petites unités agricoles qui n’ont pas les moyens (financier, main d’œuvre et technique) pour maitriser finement le processus de méthanisation afin d’optimiser le rendement de leurs unités. Pour éviter d’éventuelles avaries, une sous-alimentation ou une perte d’opportunité pour l’intégration de nouveaux intrants sont les solutions les plus utilisées. La technologie utilisée dans ce projet a montré dans la littérature des possibilités d’utilisation des modèles mais souvent leurs exploitations sont faites sur une variété d’échantillons réduite.

Objectifs

Le projet SPIRALE entend utiliser de façon ubiquiste la SPIR afin de proposer un outil de laboratoire ou de terrain capable d’analyser différents intrants et différents méthaniseurs en analysant plus 440 échantillons différents provenant d’unités de méthanisation agricole. Les analyses seront rapides et ne nécessitent pas de produits annexes, ce qui permet une réduction des coûts.

Déroulement

Outre le lot de coordination et de communication, le projet SPIRALE est composé de trois lots techniques :
Lot 2: Sélection des unités et caractérisation physico-chimiques ;
Lot 3 : Chimiométrie et création des modèles de prédiction/validation ;
Lot 4 : Utilisation du SPIR pour le suivi biologique offline.
 
La stratégie mise en place dans le projet SPIRALE consiste à générer des données pour un grand nombre d’échantillons avec des typologies variées afin de pouvoir définir des modèles les plus ubiquistes possibles pour les différentes catégories d’indicateurs (intrants, process, agronomie).
Dans un premier temps, les différents prélèvements d’intrants et de digestats ont été réalisés sur une trentaine d’unités de méthanisation agricole du Territoire National (75 % méthanisation agricole en infiniment mélangé, 25 % méthanisation agricole en voie sèche continu ou garage), soit 141 intrants (regroupés sous 8 familles : Couverts végétaux et Cultures Intermédiaires (CCI), Ensilages / enrubannages (ENS), Fumiers (FUM), Issus et Résidus de Céréales (IRC), Lisiers (LIS), Mélanges d’entrants de méthaniseurs agricoles (MEL), Matières stercoraires (STER) et Végétaux Cellulosiques et Ligneux (VCL)) et 182 digestats.
Tous ces échantillons ont ensuite été analysés par spectroscopie proche infrarouge et chimiométrie.
Les échantillons sont scannés plusieurs fois afin de pouvoir enlever les spectres aberrants. Chaque métadonnée (et son spectre associé) est ensuite scindée en différents jeux de données (calibration, validation et test) par un algorithme automatisée, l’outil Kaïssa, développé par GreenTropism^®. Cet outil prend également en charge la recherche du meilleur prétraitement spectral et permet l’obtention des performances de chaque modèle.

Résultats

Le projet SPIRALE a permis de :
- Développer 4 bases de données recouvrant des informations sur les intrants, les paramètres process et agronomiques de plusieurs unités du territoire français ;
- Relever l’importance du suivi des paramètres clés du process (AGVs, pH et production de gaz) pour pouvoir mettre en place des leviers afin d’éviter les avaries ;
- Montrer, qu’à l’heure actuelle, seulement un des deux appareils testés pouvait être utilisé et uniquement en laboratoire ;
- Mettre au point 12 modèles (sur les 25 testés) intéressants pour le suivi de l’ammonium en process et le dosage du carbone et de l’azote.
- Démontrer que la technologie SPIR dans l’ensemble ne permettait pas de contrôler l’intégralité de la filière.
 
Ce projet a permis de développer un outil permettant l’analyse de plusieurs facteurs importants pour le suivi de la méthanisation, proposant ainsi un suivi du carbone et de l’azote, à moindre coût en laboratoire. Ceci pourra permettre à plus d’unités d’améliorer leurs performances et ainsi de rendre plus facile et plus rentable l’exploitation des unités.

2018-2021

Montant total projet (M€) : 331 k€

Aide projet (M€) : 165 k€