Le Test de Potentiel Méthanogène (TPM) publié le 31/05/2022

3. Détermination du TPM

Le laboratoire doit réalisé, le plus précocement possible, les calculs de la matière sèche (MS) et de la matière sèche volatile (MSV).

• Pour la mesure de MS, un creuset contenant l’échantillon est pesé avant et après chauffage à 105°C pendant 24 h. La masse perdue pendant le chauffage correspond à la quantité d’eau évaporée et permet d’obtenir la masse sèche de l’échantillon.
• Pour la mesure de la MSV, le même creuset est chauffé à 550°C pendant 4 h. La matière sèche volatile correspond à la quantité de matières disparue pendant cette calcination. On obtient les cendres composées de matière minérale uniquement.

Dans l’exemple du tableau suivant, plusieurs substrats fournis par un client sont testés.
Les formules de calculs de MS et de MSV sont les suivants :

Pv=Masse du creuset vide
Pb=masse brute (creuset + échantillon avant chauffage)
Ps=masse sèche (creuset + échantillon après chauffage)
Pc=masse calcinée (creuset + échantillon après calcination)

Remarque : Dans ce calcul, la lettre « p » représente bien des masses et non des poids. La lettre « p » est utilisée ici car c’est ce qui est fait généralement dans les laboratoire.

Démarrage du test

Le mélange est réalisé et il comprend :

• L’introduction d’un volume identique d’inoculum pour l’ensemble des échantillons et des témoins (275 mL)
• Le rajout d’eau distillée pour compléter le volume du mélange à 300 mL
• L’introduction X g de MSV d’échantillon pour avoir un apport équivalent à 2,2 g de matière organique active. X =2.2/(% MSV) ×100

A chaque démarrage, le pH est relevé ainsi que le potentiel redox de chaque bioréacteur pour s’assurer du bon déroulement du test.

Suivi du TPM

Deux techniques de suivi du test de potentiel méthanogène sont réalisées :

• Une mesure volumétrique qui consiste à évaluer la quantité de gaz produit d’après le volume émis. Ce volume est mesuré sur une colonne sans pression rajoutée dans laquelle se trouve un liquide. Le gaz produit déplace ce liquide dans cette colonne graduée ce qui permet d’en mesurer son volume.
• Une mesure manométrique qui utilise un manomètre indiquant la pression exercée par le gaz produit.
  La mesure doit être quotidienne. Les calculs de la quantité de biogaz produit se fait par comparaison à des témoins sans substrat. On soustrait donc la valeur obtenue par l’échantillon à celle des témoins pour ne conserver que la production due à l’échantillon. On obtient donc des cinétiques de production (figure ci-dessous).

Dans cet exemple, la production de biogaz ne commence qu’après 1 jour suivant l’inoculation. Les microorganismes s’adaptent au milieu de culture. Puis la vitesse de production du biogaz est significative pendant 2 semaines environ (cela peut durer jusqu’à 5 semaines selon le type de matière et sa biodégradabilité.). Enfin, par épuisement des ressources notamment, la production du biogaz ralentie puis se stoppe.
La fin du test sera effective quand la production de biogaz sera inférieure à 0,5 % pendant 3 jours consécutifs.

Remarque : la comparaison peut aussi se faire par rapport à une ration dite « idéale » constituée de 5 g de cellulose. Cette ration, constituée du substrat préférentiellement utilisé par les microorganismes impliqués dans le processus de digestion anaérobie, permet d’accéder au potentiel méthanogène maximal (contrôle positif) et de servir de référence pour l’évaluation du potentiel méthanogène des rations à tester