Laboratory-scale bioaugmentation relieves acetate accumulation and stimulates methane production in stalled anaerobic digesters

Un déséquilibre entre les organismes acidogènes et méthanogènes durant la digestion anaérobie peut donner lieu à une accumulation accrue d’acides gras volatils, à une diminution du pH du digesteur et à l’inhibition des Archées méthanogènes. Souvent le résultat d’une surcharge de matière organique ou d’un mauvais choix d’inoculum, ces changements microbiologiques et biochimiques nuisent sérieusement à la performance du digesteur, et il existe peu d’outils disponibles pour en faciliter le rétablissement. Nous avons multiplié in vitro un petit consortium capable de cataboliser l’acétate et de produire du méthane et l’avons évalué en tant qu’outil de bioaugmentation pour stimuler la méthanogenèse dans un digesteur acidifié. Nous avons ensemencé des digesteurs à alimentation discontinue à l’échelle du laboratoire avec une combinaison de résidus de distillation du bioéthanol et un inoculum de fumier de bovins laitiers reconnu pour produire de fortes accumulations d’acides gras volatils et faire échouer la digestion anaérobie. Les digesteurs expérimentaux ont ensuite reçu le consortium acétoclaste, alors que les digesteurs témoins ont reçu du milieu de culture stérile. Après 7 jours, l’accumulation d’acétate était significativement moindre dans les réacteurs qui avaient été bioaugmentés, et la proportion de méthane dans le biogaz était passée de 0,2  ±  0 à 74,4  ±  9,9 %, tandis que dans les digesteurs témoins, il n’y avait pas de diminution significative de l’accumulation d’acétate ni d’augmentation significative de la production de méthane. Nous avons dénombré les organismes du consortium par des épreuves de PCR quantitatives afin d’en évaluer la croissance dans les digesteurs expérimentaux. Même si l’abondance des microorganismes hydrogénotrophes est demeurée stable durant la phase de rétablissement, la quantité d’un méthanogène actéclaste semblable au Methanosarcina sp. sur le plan phylogénétique a augmenté de plus de 100 fois, et nous pensons qu’il pourrait s’agir du principal contributeur au rétablissement du digesteur. Le séquençage du génome de cet organisme a révélé des gènes liés à la production de méthane à partir d’acétate, d’hydrogène et de méthanol.