Valorisation biologique des gaz résiduaires de l'industrie sidérurgique : Étude de la biométhanation des syngaz dans des réacteurs à lit ruisselant sous différents paramètres opératoires

Khoshsirat Janekbary, Kamyar (2025). Valorisation biologique des gaz résiduaires de l'industrie sidérurgique : Étude de la biométhanation des syngaz dans des réacteurs à lit ruisselant sous différents paramètres opératoires Mémoire. Laval, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en microbiologie et biotechnologie, 128 p.

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Résumé

L'industrie sidérurgique est une source majeure d'émissions de gaz à effet de serre, principalement en raison des gaz résiduaires qu'elle rejette. Cette thèse étudie le potentiel de valorisation biologique de ces gaz résiduaires par biométhanisation de syngaz dans des réacteurs à lit ruisselant (TBRs), en examinant les effets de paramètres opérationnels critiques tels que le type de supports utilisés pour le remplissage interne, la pression et la température. Le projet est systématiquement divisé en trois étapes. Pour la première étape, l’impact des composants internes du réacteur sur ses performances et sur la formation de biofilm est évalué. La deuxième étape examine les effets des variations de pression sur le rendement en méthane et la stabilité du processus. La troisième étape examine l’influence des conditions de température sur l’activité microbienne et l’efficacité globale du réacteur est analysée. Des analyses métagénomiques complémentaires et des tests d’activité sont réalisés tout au long de chaque phase pour observer la dynamique des communautés microbiennes. Les résultats indiquent que l’utilisation d’un support offrant une surface plus élevée conduit à une production volumétrique de méthane accrue, malgré une activité par unité légèrement inférieure. Les résultats montrent également que la quantité de biofilm formée sur les supports constitue le facteur déterminant de l'amélioration des performances du réacteur, la surface effective disponible étant ainsi le critère principal à considérer pour le choix des supports. L’augmentation de la pression du réacteur jusqu’à 2,5 atm lors de la biométhanisation de syngaz riche en CO dans le TBR n’a pas significativement affecté de la communauté microbienne ni la production volumétrique de méthane, ce qui atteste de la robustesse du système dans ces conditions. Cependant, en raison des effets potentiellement négatifs sur les processus basés sur H₂/CO₂, ainsi que de l’augmentation des coûts opérationnels et des préoccupations en matière de sécurité, une pression plus basse a été privilégiée afin d’optimiser les performances tout en atténuant les risques. L’exploitation en conditions thermophiles a favorisé une plus grande diversité de micro-organismes thermophiles et une meilleure absorption des substrats, entraînant ainsi une augmentation des taux de production de méthane ; toutefois, cela s’est accompagné d’une légère augmentation de l’accumulation d’acides gras volatils. Ces résultats fournissent des informations essentielles pour l’optimisation des systèmes utilisant des TBRs en vue de convertir de manière durable les gaz résiduaires de l’industrie sidérurgique en méthane renouvelable, contribuant ainsi aux efforts de réduction des émissions de carbone.

Type de document:	Thèse Mémoire
Directeur de mémoire/thèse:	Constant, Philippe
Co-directeurs de mémoire/thèse:	Dubé, Charles-David
Mots-clés libres:	gaz résiduaires de l’industrie sidérurgique; biométhanisation de syngaz; réacteur à lit ruisselant (TBR); support; pression; température
Centre:	Centre INRS-Institut Armand Frappier
Date de dépôt:	24 juill. 2026 13:23
Dernière modification:	24 juill. 2026 13:23
URI:	https://espace.inrs.ca/id/eprint/17547

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