Hyperthermophilic anaerobic digestion of food waste

The anaerobic digestion (AD) of the organic fraction (OFMSW) of municipal solid waste (MSW) is a sustainable and environmentally interesting solution as compared to landfilling. Anaerobic digestion operated under mesophilic temperatures degrades only a fraction of the complex compounds found in OFMSW, whereas under higher temperatures, such as thermophilic and hyperthermophilic, the degradation could be more extensive. The objective of this study was therefore to evaluate the effect of a thermal transition from 35°C (mesophilic) to 70°C (hyperthermophilic), on an anaerobic inoculum fed OFMSW. The research methodology was divided into the following stages: 1) a mesophilic, industrial wastewater treating granular sludge was upgraded to thermophilic conditions and adapted for the treatment of OFMSW (Chapter Three); 2) during the thermal transition from mesophilic to thermophilic conditions, a microbial phylogenetic characterization (16sDNA PCR followed by DGGE) of the sludge was carried out (Chapter Four); 3) to evaluate substrate (protein and vegetable oil) limiting degradation rates for the production of methane, a serum bottle batch test (MP) was developed (Chapter Five); and 4) the thermophilically adapted and OFMSW treating sludge was upgraded to hyperthermophilic conditions and both reactor performance and sludge methane and substrate activities were evaluated (Chapter Six). The one-step temperature upgrading from 35 to 55 ?C and the feeding of OFMSW resulted in a fully adapted inoculum without an initial time-consuming temperature acclimatization stage. The substrate loading rate program was a key factor in increase the population of thermophilic methanogens. Genomic deoxyribonucleic acid (16S rDNA) tools were used to chaLe procédé de digestion anaérobie, visant à traiter la fraction organique des déchets solides, a l'avantage d'être plus intéressant que le procédé d'enfouissement des déchets en termes d'impact sur l'environnement. Le procédé de digestion anaérobie opère à des températures mésophiles et permet la dégradation partielle des composés complexes. A des températures plus élevées, telles thermophiles et hyper thermophiles, la dégradation de ces composés est plus efficace. Par conséquent, l'objectif fut d'évaluer l'effet d'une transition de température de 35°C (mésophile) à 70°C (hyper-thermophile) sur les microorganismes anaérobiques et leur dégradation des déchets alimentaire. La méthodologie a été divisée en plusieurs étapes, soit: 1) une boue de traitement d'effluents industriels du type granulaire mésophile a été soumise à des température thermophiles et à un traitement visant à l'adapter au traitement des déchets alimentaires (Chapitre 3); 2) les populations microbiennes présentes pendant la phase de transition de température mésophile à thermophile ont été caractérisées par un outil moléculaire (PCR et DGGE-ADNr16S) (Chapitre 4); 3) un test en batch a été développé afin d'étudier les vitesses limitantes de dégradation des substrats (protéines et huile végétale) (Chapitre 5); 4) la boue préalablement adaptée aux températures thermophiles et au traitement des déchets a été soumise à des températures hyper-thermophiles. La performance du réacteur et les activités de production de méthane et de dégradation du substrat ont alors été évaluées (Chapitre 6). L'étape d'adaptation a consisté à augmenter la température d'un seul coup, de 35 à 55°C, afin d'adapter l