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Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut National d'Etudes Supérieures Agronomiques de Montpellier, Université de Montpellier, Hélène Carrère |
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In the context of global warming and declining fossil fuel reserves, lignocellulosic biomass can provide a renewable source of energy, materials and chemicals. In particular, biogas production by anaerobic digestion is facing a fast development. This thesis project takes place in this biorefinery concept. Two different lignocellulosic biomasses, which present the advantage of combining high biomass production potential with minimal environmental impact, were studied. For this kind of biomass, it is well known that lignin acts as a barrier to the accessibility of compounds. The objective of this thesis was to study the impact of alkaline pre-treatments, known be efficient in biomass delignification and thus improve its bioaccessibility and its degradation by anaerobic digestion. The study of the impact of these pre-treatments on the biochemical composition of biomasses and their methane production showed that these impacts were different according the biomass and the operating conditions of the applied pre-treatments (reagent, duration, temperature, water content). With the aim of applying it in agricultural anaerobic co-digestion context, the impact of some of these pretreatments of sorghum and miscanthus was studied in leach bed reactors. Sorghum was found to be an adequate co-substrate for manure. Finally, the original study of the mechanisms of action of these pre-treatments at the biomass anatomical structure scale showed that the pretreatments act differently depending on the location and type of lignin. This thesis work therefore allows a better understanding of the impact of pre-treatments on different lignocellulosic biomasses.; Dans le contexte du réchauffement climatique et de la diminution des réserves de combustibles fossiles, la biomasse lignocellulosique peut fournir une source renouvelable d'énergie, de matériaux et de produits chimiques. En particulier, la production de biogaz par méthanisation est en plein essor. C’est dans ce contexte de bioraffinerie environnementale que se situe ce projet de thèse. Il porte sur deux biomasses lignocellulosiques différentes : le sorgho et le miscanthus ayant l'avantage de combiner un fort potentiel de production de biomasse avec un impact minimal sur l'environnement. Pour ce type de biomasse, il est bien connu que la lignine joue un rôle de barrière à l’accessibilité des composés. Cette thèse a pour objectif de d’étudier l’impact des pré-traitements alcalins, connus pour délignifier la biomasse de manière efficace et ainsi améliorer son bioaccessibilité et donc sa dégradation par digestion anaérobie. L’étude de l’impact de ces pré-traitements sur la composition biochimique des biomasses et leur production méthane a montré que ces impacts diffèrent en fonction de la biomasse et des conditions opératoires des pré-traitements appliqués (réactif, durée, température, teneur en eau). Dans un objectif d’application de co-digestion en méthanisation agricole, l’impact de certains des prétraitements de ces deux biomasses a été étudié lors d’essais en réacteurs batch à recirculation. Le sorgho s’est révélé être un co-substrat adéquat du fumier. Enfin, l’étude originale des mécanismes d’action de ces pré-traitements à l’échelle de la structure anatomique de la biomasse a montré que les pré-traitements agissent différemment suivant la localisation et le type de lignine. Ces travaux de thèse permettent donc une meilleure compréhension de l’impact des pré-traitements sur différentes biomasses lignocellulosiques. |
