Les 4 étapes de la biologie anaérobie
1. L'HYDROLYSE
Qu’est-ce qui se passe ? Les grosses molécules
complexes (protéines, lipides, glucides) sont découpées en molécules plus simples par des
bactéries hydrolytiques.
Réactions principales :
- Glucides complexes → Sucres simples
(C₆H₁₀O₅)ₙ + n H₂O → n C₆H₁₂O₆
Amidon, cellulose → Glucose, fructose
- Protéines → Acides aminés
Protéines + H₂O → Acides aminés + NH₃
- Lipides → Acides gras + Glycérol
Graisses + H₂O → Acides gras à longue chaîne + Glycérol
Bactéries impliquées : Clostridium, Bacteroides, Streptococcus
Facteur limitant : C’est souvent l’étape la plus lente, surtout pour la lignocellulose (paille, fumier pailleux)
2. L'ACIDOGÉNÈSE (ou Acidogenèse)
Qu’est-ce qui se passe ? Les molécules simples sont
transformées en acides gras volatils (AGV),
alcools, hydrogène et CO₂ par des bactéries acidogènes.
Réactions principales :
- Glucose → Acides + H₂ + CO₂
C₆H₁₂O₆ + 2 H₂O → 2 CH₃COOH + 2 CO₂ + 4 H₂ (acide acétique)
C₆H₁₂O₆ → CH₃CH₂COOH + 2 CO₂ + 2 H₂ (acide propionique)
C₆H₁₂O₆ → CH₃CH₂CH₂COOH + 2 CO₂ + 2 H₂ (acide butyrique)
- Acides aminés → AGV + NH₃ + CO₂ + H₂
Production d’ammoniac (azote)
Glycérol et acides gras → AGV
Bactéries impliquées : Clostridium, Lactobacillus, Escherichia coli
Produits formés :
Acide acétique (CH₃COOH)
Acide propionique (CH₃CH₂COOH)
Acide butyrique (CH₃CH₂CH₂COOH)
Éthanol, H₂, CO₂, NH₃
Point de vigilance : Accumulation possible d’AGV → baisse du pH → inhibition du processus
3. L'ACÉTOGÉNÈSE
Qu’est-ce qui se passe ? Les acides gras volatils et les alcools produits lors de l’acidogénèse sont convertis en acide acétique, hydrogène et CO₂ par des bactéries acétogènes.
Réactions principales :
- Acide propionique → Acide acétique
CH₃CH₂COOH + 2 H₂O → CH₃COOH + CO₂ + 3 H₂
- Acide butyrique → Acide acétique
CH₃CH₂CH₂COOH + 2 H₂O → 2 CH₃COOH + 2 H₂
- Éthanol → Acide acétique
CH₃CH₂OH + H₂O → CH₃OOH + 2 H₂
Bactéries impliquées : Syntrophomonas, Syntrophobacter
Particularité importante : Ces réactions sont endothermiques et ne se produisent que si l’hydrogène produit est rapidement consommé par les bactéries méthanogènes (relation syntrophique).
4. La METHANOGENESE
Qu’est-ce qui se passe ? Production finale de méthane (CH₄) par des archées méthanogènes. C’est l’étape qui produit le biogaz valorisable !
Deux voies principales :
Voie acétoclaste (70% du méthane produit)
- CH₃COOH → CH₄ + CO₂
- L’acide acétique est transformé directement en méthane
Archées impliquées : Methanosarcina, Methanosaeta
Voie hydrogénotrophe (30% du méthane produit)
- 4 H₂ + CO₂ → CH₄ + 2 H₂O
- L’hydrogène et le CO₂ sont combinés pour former du méthane
Archées impliquées : Methanobacterium, Methanobrevibacter, Methanococcus
Particularité : Les archées méthanogènes sont très sensibles aux conditions environnementales (température, pH, présence d’oxygène, inhibiteurs).
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