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Valorisation des digestats de biométhanisation et de résidus agricoles prétraités par les larves de mouche soldat noire (Hermetia illucens).

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Brodeur, Daphné (2023). Valorisation des digestats de biométhanisation et de résidus agricoles prétraités par les larves de mouche soldat noire (Hermetia illucens). Mémoire. Québec, Maîtrise en sciences de l'eau, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, 95 p.

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Résumé

Au Québec, la production de déchets organiques (urbains, agro-alimentaires et agro-industriels) est estimée à environ 13 millions de tonnes par année. Afin de récupérer ces résidus organiques, différentes méthodes de valorisation sont disponibles, comme la biométhanisation. L’implantation croissante de nouvelles usines de biométhanisation entraîne une augmentation importante de la production de digestat qui doit être valorisé. Ce projet de recherche vise à développer une nouvelle voie de valorisation des digestats de biométhanisation qui est à la fois une solution pour réduire le coût du régime alimentaire utilisé dans l’élevage d’insectes comestibles, en l’occurrence les larves de mouche soldat noire (MSN). Tout d’abord, une étude préliminaire a été menée afin d’analyser le potentiel nutritif du digestat pour les larves de MSN. Des hydrolyses enzymatiques ont été appliquées sur le digestat afin de dégrader les fibres en sucres réducteurs et améliorer l’assimilation du substrat par les larves. L’application de ce prétraitement a permis d’améliorer le gain de masse et le taux de bioconversion. Cependant, la croissance des larves sur le digestat prétraité reste faible par rapport à la diète standard et des travaux supplémentaires sont nécessaires pour optimiser le procédé. Dans un deuxième temps, l’intégration de résidus agricoles prétraités dans les digestats pour améliorer les performances des larves de MSN élevées sur du digestat a été testée. Des prétraitements, soit une hydrolyse thermique et/ou une hydrolyse enzymatique, ont été appliqués à des résidus de maïs et à de la luzerne afin d’améliorer la biodisponibilité des nutriments. Par la suite, différents régimes alimentaires ont été développés en mélangeant le digestat avec les résidus de maïs et la luzerne prétraités. Des analyses de caractérisation et de performance de bioconversion par les larves de MSN ont été effectuées pour les différentes diètes. L'application du prétraitement sur les résidus de maïs et la luzerne a permis aux larves d’obtenir un gain de masse plus élevé en comparaison avec les résidus de maïs et la luzerne non traités. Cependant, une fois que les substrats agricoles prétraités ont été mélangés au digestat, la performance a diminué. En effet, la croissance des larves élevées sur une diète à base de digestat a été très faible par rapport au régime standard. Une différence significative a été trouvée entre le gain de longueur des deux digestats étudiés, indiquant que certains digestats sont plus appropriés que d'autres pour la culture des larves de MSN. Selon les résultats de cette étude, le traitement du digestat par les larves de MSN n’est pas efficace. Des recherches additionnelles sont nécessaires pour parvenir à une croissance performante des larves de MSN et permettre la valorisation du digestat.

In Quebec, the production of organic waste (urban, agri-food and agro-industrial) is estimated at about 13 million tons per year. In order to recycle these organic residues, various recovery methods are available, such as anaerobic digestion. Increasing implementation of new biogas plants leads to a significant rise in the production of digestate that must be valorized. This research project aims to develop a new valorization pathway for biogas digestates that is also a solution to reduce the cost of the diet used in the rearing of edible insects, in this case the black soldier fly larvae (BSFL). First, a preliminary study was conducted to analyze the nutritive potential of digestate for BSFL. Enzymatic hydrolysis was applied to the digestate in order to degrade fibers into reducing sugars and improve the assimilation of the substrate by the larvae. The application of this pretreatment resulted in improved mass gain and bioconversion rate. However, the growth of BSFL on pretreated digestate remains low compared to the standard diet and further work is needed to optimize the process. In a second step, the integration of pre-treated agricultural residues to improve the performance of BSFL reared on digestate was tested. Pretreatments, either thermal hydrolysis and/or enzymatic hydrolysis, were applied to maize residues and alfalfa to improve nutrient bioavailability. Subsequently, different diets were developed by mixing the digestate with the pre-treated maize residue and alfalfa. Substrate characterization and bioconversion performance analyses by BSFL were performed. Application of the pretreatment to the agricultural crops resulted in higher mass gain by the larvae compared to the untreated maize residue and alfalfa. However, once pretreated agricultural substrates were mixed with digestate, performance decreased. Indeed, the growth of larvae reared on a digestate-based diet was very poor compared to the standard diet. A significant difference was found between the length gain of the two digestates, indicating that some digestates are more suitable than others for growing BSFL. Based on the results of this study, treatment of digestate with BSFL was not effective. Additional research is needed to achieve efficient growth of BSFL and to enable digestate valorization.

Type de document: Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Adjallé, Kokou
Co-directeurs de mémoire/thèse: Vaneeckhaute, Céline
Mots-clés libres: digestat; digestion anaérobie; éconmie circulaire; Hermetia illucens; hydrolyse enzymatique; hydrolyse thermique; mouche soldat noire; résidus agricoles; agricultural crops; anaerobic digestion; black soldier fly; circular economy; digestate; enzymatic hydrolysis; thermal hydrolysis
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 07 déc. 2023 20:52
Dernière modification: 07 déc. 2023 20:52
URI: https://espace.inrs.ca/id/eprint/13789

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