Des déchets biologiques à l’énergie locale : WalBioPower, des résultats concrets pour la transition énergétique
Si la transition énergétique repose souvent sur des technologies visibles comme le solaire ou l’éolien, le projet WalBioPower s’inscrit dans une approche complémentaire, centrée sur des flux plus discrets mais omniprésents : les déchets organiques. Le projet se situe à l’interface entre gestion des déchets et production d’énergie, avec un objectif pragmatique : améliorer et adapter des procédés existants afin d’en renforcer l’efficacité, la stabilité et la pertinence territoriale.
Les travaux portent en premier lieu sur l’amélioration de la biométhanisation des déchets alimentaires. Bien que ce procédé soit déjà utilisé, les équipes ont cherché à lever plusieurs verrous techniques, notamment pour permettre son déploiement dans des unités de petite taille, décentralisées.
« Nous cherchons à comprendre comment rendre ces systèmes plus efficaces et plus stables, en tenant compte de la variabilité des intrants et des contraintes réelles d’exploitation », résume Baptiste Leroy, chercheur au sein du service de Protéomique et Microbiologie de l’UMONS.
Les recherches menées ont permis de développer un consortium microbien capable de fonctionner à température ambiante, entre 20 et 25 °C, tout en produisant un biogaz dont la teneur en biométhane est équivalente à celle de procédés conventionnels opérant à 40 °C. Cette performance repose sur un procédé bi-étagé et sur une maîtrise fine de la charge organique, tant en quantité qu’en fréquence. La qualité du biogaz a également été étudiée pour différents intrants, afin de limiter la présence de composés indésirables comme le sulfure d’hydrogène ou l’ammoniac.
« L’un des enjeux majeurs est de concevoir des procédés capables de fonctionner de manière fiable avec des matières premières variables, tout en restant compatibles avec des unités de production de taille limitée », explique Anne-Lise Hantson, chercheuse au sein du service de Génie des procédés chimiques et biochimiques de l’UMONS.
Mieux exploiter les co-produits de la biométhanisation
Au-delà de la production de biogaz, WalBioPower accorde une attention particulière à la valorisation des résidus de la biométhanisation. Le digestat, souvent considéré comme un sous-produit encombrant, contient encore des molécules organiques simples, telles que des acides gras volatils. Les équipes de l’UMONS sont parvenues à adapter des bactéries pourpres à la croissance sur ce digestat, en limitant les besoins de dilution. Ce procédé permet de transformer un résidu à faible valeur en une biomasse bactérienne riche en composés à haute valeur ajoutée, notamment des pigments.
Parallèlement, le dioxyde de carbone contenu dans le biogaz est valorisé via des cultures de microalgues utilisées comme filtre biologique. Des photobioréacteurs alimentés en CO₂ issu du biométhaniseur sont actuellement en phase de mise au point. L’objectif final du projet est de connecter directement le biométhaniseur aux cultures de microalgues et de bactéries pourpres, afin de démontrer qu’il est possible de valoriser à la source l’ensemble des résidus du procédé.
Des procédés pilotés par des outils numériques
La complexité de ces systèmes justifie le recours à des outils numériques avancés.
« La complexité d’opération des procédés de digestion anaérobie et leur stabilisation restent des défis qui justifient l’utilisation d’un support digital. Aujourd’hui, les modèles mécanistiques, dits prédictifs, mais aussi les modèles hybrides (incluant des outils d’intelligence artificielle), permettent d’établir des algorithmes de commande permettant non seulement d’optimiser l’opération de ces procédés mais également de les stabiliser », explique Laurent Dewasme, chercheur au sein du service de Systèmes, Estimation, Commande et Optimisation de l’UMONS.
En combinant optimisation biologique, ingénierie des procédés et pilotage numérique, WalBioPower propose une approche intégrée de la valorisation énergétique des déchets organiques. Les développements réalisés à l’échelle du laboratoire constituent une base solide pour une preuve de concept, avec une ambition de montée en échelle en collaboration avec une PME wallonne. Le projet contribue ainsi à éclairer, de manière concrète et mesurée, les choix futurs en matière d’énergie, d’économie circulaire et de transition environnementale en Wallonie.
