Production de molécules plateformes pour la valorisation des déchets organiques solides : étude de processus physiques et biologiques impactant la qualité du mélange d'acides organiques

La consommation de ressources pétrolières, épuisables et non renouvelables, conduit à rechercher de nouvelles voies de production pour l’industrie chimique. De plus, la production d’Ordures Ménagères Résiduelles (OMR) continue d’augmenter à l’échelle mondiale. La fermentation acidogène des OMR permet de répondre au double objectif de traiter ces déchets et réduire leur quantité tout en produisant des molécules plateformes biosourcées (acides organiques) d’intérêt pour la chimie.La teneur en solides élevée des OMR et le souci de limiter les coûts de procédé justifient le choix du réacteur à lit percolant ou LBR: il s’agit d’un procédé de fermentation discontinue en voie solide dans lequel une phase liquide est recirculée au sein d’un lit statique de déchets solides. De plus, la mise en œuvre de la fermentation en culture mixte vise à apporter de la diversité microbienne, donc de la robustesse face aux variations de conditions environnementales, et permet de s’affranchir de la nécessité de stériliser le milieu. Par souci de reproductibilité, le principal substrat d’étude a été une reconstitution d’OMR.La première partie de ce travail concerne la compréhension des processus biologiques et chimiques et de leur interaction, au cours de la fermentation acidogène en réacteur batchs séquentiels. L’impact de différents facteurs sur l’hydrolyse et la production de métabolites ont été étudiés: l’ajout d’un inoculum exogène au départ, l’acclimatation de la population microbienne initialement présente vis-à-vis des conditions environnementales, le pH. Il a ainsi été confirmé que le pH joue un rôle clé dans la solubilisation du substrat, la production de métabolites et le spectre de produits. L’analyse de l’évolution des communautés microbiennes a permis de corréler la sélection de certaines familles de bactéries aux performances observées. La fermentation a pu être effectuée avec l’utilisation unique du consortium microbien indigène et l’ajout d’un inoculum extérieur n’a pas contribué à améliorer les performances atteintes. En revanche, la réutilisation de communautés microbiennes, acclimatées aux conditions opératoires par les batchs séquentiels, a été déterminante pour augmenter les productions de métabolites. Ces conclusions ont été comparées à des résultats obtenus à forte teneur en solides.La teneur en solides a une influence considérable sur la réaction de fermentation. Toutefois, sa seule considération n’est pas suffisante car le lit de déchets solides constitue