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101 results on '"Béline, Fabrice"'

1. La méthanisation en milieu rural et ses perspectives de développement en France

Author

BÉLINE, Fabrice, PEU, Pascal, DABERT, Patrick, TRÉMIER, Anne, and LE GUEN, Gaëlle

Subjects
METHANISATION, AGRICULTURE, BIOGAZ, ENVIRONNEMENT, FRANCE, Environmental technology. Sanitary engineering, TD1-1066, Environmental sciences, GE1-350
Abstract

De nombreux pays européens s’accordent sur le fait que la méthanisation est un réel atout pour le développement durable. Les différentes approches qu’ils mettent en œuvre sont autant de modèles intéressants à étudier. En effet, quelles prises de positions par rapport aux points positifs et négatifs de ce procédé dénotent ces choix ? Dans quelle mesure permettent-ils une mise en perspective constructive pour l’avenir de la méthanisation ?

Published
2013

2. Analyse spatialisée pour l'aide à la planification des projets de méthanisation collective

Author

BIOTEAU, Thierry, TRETYAKOV, Oleksander, BORET, Florian, BÉLINE, Fabrice, BALYNSKA, Maryna, and LAURENT, Faustine

Subjects
METHANISATION, AGRICULTURE, SIG, ANALYSE SPATIALISEE, BIOGAZ, TERRITOIRES, Environmental technology. Sanitary engineering, TD1-1066, Environmental sciences, GE1-350
Abstract

Le développement de la méthanisation dépend de plusieurs facteurs. Il s’agit, entre autres, des ressources disponibles, de leur proximité, des caractéristiques de l’économie locale et de leur impact sur le processus de décision. Ces éléments doivent nécessairement être pris en compte pour une mise en place pertinente de centres de production de biogaz. L’analyse menée en Pays de Fougères envisage tous ces points et permet de dégager différents scenarii.

Published
2013

3. Focus – La co-digestion anaérobie des boues d’épuration et de déchets organiques d’origine périurbaine

Author

BÉLINE, Fabrice, GIRAULT, Romain, and BRIDOUX, Gilbert

Subjects
METHANISATION, BIOGAZ, CO-DIGESTION, BOUES D'EPURATION, DECHETS ORGANIQUES, STEP, Environmental technology. Sanitary engineering, TD1-1066, Environmental sciences, GE1-350
Abstract

En France, et ce principalement pour des raisons économiques, la méthanisation des boues d’épuration est encore peu appliquée dans les stations de petite et moyenne capacité. Pour améliorer le bilan économique de la digestion anaérobie des boues d’épuration dans ce type de station, il est possible de compléter les alimentations du digesteur par d’autres substrats organiques à plus fort potentiel énergétique et déjà présents sur le territoire. Quels sont les impacts de tels procédés et comment optimiser leur intégration dans la filière de traitement des eaux ?

Published
2013

4. Focus - État du développement de la méthanisation en France

Author

BÉLINE, Fabrice

Subjects
MÉTHANISATION, AGRICULTURE, ENVIRONNEMENT, ÉNERGIE, BIOGAZ, FRANCE, Environmental technology. Sanitary engineering, TD1-1066, Environmental sciences, GE1-350
Abstract

La méthanisation prend de plus en plus d’importance en France. Cependant, ce phénomène étant relativement récent, il est intéressant de voir quels choix de production de biogaz sont faits et comment ce biogaz est valorisé.

Published
2013

5. Avant-propos - Le projet de recherche biodecol2

Author

BÉLINE, Fabrice

Subjects
MÉTHANISATION, AGRICULTURE, TERRITOIRE, ENVIRONNEMENT, PSDR, Environmental technology. Sanitary engineering, TD1-1066, Environmental sciences, GE1-350
Abstract

Avant-propos : Le projet de recherche biodecol2

Published
2013

10. Identifying cost-competitive greenhouse gas mitigation potential of French agriculture

Author

Pellerin, Sylvain, Bamière, Laure, Angers, Denis, Béline, Fabrice, Benoit, Marc, Butault, Jean-Pierre, Chenu, Claire, Colnenne-David, Caroline, De Cara, Stéphane, Delame, Nathalie, Doreau, Michel, Dupraz, Pierre, Faverdin, Philippe, Garcia-Launay, Florence, Hassouna, Melynda, Hénault, Catherine, Jeuffroy, Marie-Hélène, Klumpp, Katja, Metay, Aurélie, Moran, Dominic, Recous, Sylvie, Samson, Elisabeth, Savini, Isabelle, Pardon, Lénaïc, and Chemineau, Philippe

Published
2017
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15. Nutrient recovery from water and wastewater

Author

Colston, Robert, Tait, Stephan, Vaneeckhaute, Céline, Cruz, Heidy, Pikaar, Ilje, Seviour, Thomas, Klok, Johannes B.M., Weijma, Jan, Dijkman, Henk, Buisman, Cees J.N., Scattergood, Sasha, Robles-Aguilar, Ana A., Meers, Erik, Béline, Fabrice, Soares, Ana, Colston, Robert, Tait, Stephan, Vaneeckhaute, Céline, Cruz, Heidy, Pikaar, Ilje, Seviour, Thomas, Klok, Johannes B.M., Weijma, Jan, Dijkman, Henk, Buisman, Cees J.N., Scattergood, Sasha, Robles-Aguilar, Ana A., Meers, Erik, Béline, Fabrice, and Soares, Ana

Published
2022

17. Measurement of Biochemical Methane Potential of Heterogeneous Solid Substrates: Results of a Two-Phase French Inter-Laboratory Study

Author

Ribeiro, Thierry, primary, Cresson, Romain, additional, Pommier, Sébastien, additional, Preys, Sébastien, additional, André, Laura, additional, Béline, Fabrice, additional, Bouchez, Théodore, additional, Bougrier, Claire, additional, Buffière, Pierre, additional, Cacho, Jesús, additional, Camacho, Patricia, additional, Mazéas, Laurent, additional, Pauss, André, additional, Pouech, Philippe, additional, Rouez, Maxime, additional, and Torrijos, Michel, additional

Published
2020
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20. Microalgae and cyanobacteria modeling in water resource recovery facilities:A critical review

Author

Shoener, Brian D., Schramm, Stephanie M., Béline, Fabrice, Bernard, Olivier, Martínez, Carlos, Plósz, Benedek G., Snowling, Spencer, Steyer, Jean Philippe, Valverde-Pérez, Borja, Wágner, Dorottya, Guest, Jeremy S., Shoener, Brian D., Schramm, Stephanie M., Béline, Fabrice, Bernard, Olivier, Martínez, Carlos, Plósz, Benedek G., Snowling, Spencer, Steyer, Jean Philippe, Valverde-Pérez, Borja, Wágner, Dorottya, and Guest, Jeremy S.

Abstract

Microalgal and cyanobacterial resource recovery systems could significantly advance nutrient recovery from wastewater by achieving effluent nitrogen (N) and phosphorus (P) levels below the current limit of technology. The successful implementation of phytoplankton, however, requires the formulation of process models that balance fidelity and simplicity to accurately simulate dynamic performance in response to environmental conditions. This work synthesizes the range of model structures that have been leveraged for algae and cyanobacteria modeling and core model features that are required to enable reliable process modeling in the context of water resource recovery facilities. Results from an extensive literature review of over 300 published phytoplankton models are presented, with particular attention to similarities with and differences from existing strategies to model chemotrophic wastewater treatment processes (e.g., via the Activated Sludge Models, ASMs). Building on published process models, the core requirements of a model structure for algal and cyanobacterial processes are presented, including detailed recommendations for the prediction of growth (under phototrophic, heterotrophic, and mixotrophic conditions), nutrient uptake, carbon uptake and storage, and respiration.

Published
2019

21. Nitrogen Removal from Swine Wastewater in Activated Sludge Systems Using an ASM for Continuous and Intermittent Aeration

Author

Waki, M., Yasuda, T, Fukumoto, Y., Béline, Fabrice, Magri, A., NATIONAL AGRICULTURE AND FOOD RESEARCH ORGANIZATION INSTITUTE OF LIVESTOCK AND GRASSLAND SCIENCE ANIMAL WASTE MANAGEMENT AND ENVIRONMENT RESEARCH DIVISION IBARAKI JPN, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Optimisation des procédés en Agriculture, Agroalimentaire et Environnement (UR OPAALE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), and Irstea Publications, Migration

Subjects
[SDE] Environmental Sciences, Nitrificació, Simultaneous nitrification and denitrification, Ammonia, [SDE]Environmental Sciences, DO control, Enginyeria agroalimentària::Impacte ambiental [Àrees temàtiques de la UPC], Nitrite short-cut
Abstract

International audience; An ASM-type model considering BOD and N removal was implemented including nitrite as intermediate, free ammonia and free nitrous acid as potential inhibitors and temperature as process parameter during swine wastewater treatment. Simulations were performed at various conditions: continuous and intermittent aeration; influent swine wastewater BOD/N ratio of 2, 3 and 4. Under continuous aeration and low DO, N was mainly removed through the nitrite short cut in simultaneous nitrification-denitrification. Under intermittent aeration, N was removed at broader DO conditions during aeration than previously assessed for continuous aeration. In both aeration conditions, critical DO control was required to achieve satisfactory N removal, particularly when the BOD/N ratio of the wastewater was set at 2. This study assesses those conditions needed to meet the N effluent standards in AS swine wastewater treatment plants, and to identify those cases when post-treatment will be needed.

Published
2018

23. Nitrogen removal from swine wastewater in activated sludge systems using an ASM for continuous and intermittent aeration

Author

Waki, Miyoko, Yasuda, Tomoko, Fukumoto, Yasuyuki, Béline, Fabrice, Magrí Aloy, Albert, Waki, Miyoko, Yasuda, Tomoko, Fukumoto, Yasuyuki, Béline, Fabrice, and Magrí Aloy, Albert

Abstract

An ASM-type model considering BOD and N removal was implemented including nitrite as intermediate, free ammonia and free nitrous acid as potential inhibitors and temperature as process parameter during swine wastewater treatment. Simulations were performed at various conditions: continuous and intermittent aeration; influent swine wastewater BOD/N ratio of 2, 3 and 4. Under continuous aeration and low DO, N was mainly removed through the nitrite short cut in simultaneous nitrification-denitrification. Under intermittent aeration, N was removed at broader DO conditions during aeration than previously assessed for continuous aeration. In both aeration conditions, critical DO control was required to achieve satisfactory N removal, particularly when the BOD/N ratio of the wastewater was set at 2. This study assesses those conditions needed to meet the N effluent standards in AS swine wastewater treatment plants, and to identify those cases when post-treatment will be needed., Postprint (published version)

Published
2018

24. Microalgae modeling in water resource recovery facilities - Toward a consensus

Author

Shoener, Brian, Béline, Fabrice, Bernard, Oliver, Plósz, Benedek G., Schramm, Stephanie, Snowling, Spencer, Steyer, Jean-Philippe, Valverde Pérez, Borja, Martinez von Dossow, Carlos, Wagner, Dorottya, Guest, Jeremy, Shoener, Brian, Béline, Fabrice, Bernard, Oliver, Plósz, Benedek G., Schramm, Stephanie, Snowling, Spencer, Steyer, Jean-Philippe, Valverde Pérez, Borja, Martinez von Dossow, Carlos, Wagner, Dorottya, and Guest, Jeremy

Published
2018

25. Treatment of swine wastewater in continuous activated sludge systems under different dissolved oxygen conditions: Reactor operation and evaluation using modelling

Author

Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Waki, Miyoko, Yasuda, Tomoko, Fukumoto, Yasuyuki, Béline, Fabrice, Magrí Aloy, Albert, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Waki, Miyoko, Yasuda, Tomoko, Fukumoto, Yasuyuki, Béline, Fabrice, and Magrí Aloy, Albert

Abstract

Swine wastewater was treated in two continuously aerated activated sludge (AS) systems at high (AS1: 1.7–2.6 mg/L) and low (AS2: 0.04–0.08 mg/L) dissolved oxygen (DO), and at three temperatures (10, 20, and 30 °C). Biochemical oxygen demand (BOD) removal was >94.8%. Meanwhile, total nitrogen (N) removal was significantly higher in AS2, at 64, 89, and 88%, than in AS1, at 12, 24, and 46%, for 10, 20, and 30 °C, respectively. The experimental data were considered in a simulation study using an AS model for BOD and N removal, which also included nitrite, free ammonia, free nitrous acid, and temperature. Simulations at high-DO showed that ammonium was partly oxidized into nitrate but not removed, whereas at low-DO ammonium was removed mainly through the nitrite shortcut in simultaneous nitrification–denitrification. This study demonstrates that treatment at low-DO is an effective method for removing N, and modelling a helpful tool for its optimization., Postprint (published version)

Published
2018

27. Détermination de l’intérêt environnemental via l’analyse du cycle de vie du traitement des effluents organiques par méthanisation au regard des contraintes territoriales

Author

AISSANI, Lynda, COLLET, Audrey, and BÉLINE, Fabrice

Subjects
MÉTHANISATION, EUTROPHISATION, lcsh:GE1-350, AGRICULTURE, ANALYSE DU CYCLE DE VIE, EFFLUENTS, lcsh:Environmental technology. Sanitary engineering, ENVIRONNEMENT, TERRITOIRE, lcsh:TD1-1066, lcsh:Environmental sciences
Abstract

Si la méthanisation est perçue comme une alternative aux énergies fossiles, il ne faut pas oublier que ses conséquences – positives ou négatives – varient beaucoup en fonction du contexte environnemental. L’analyse du cycle de vie menée sur un bassin versant breton les présente en fonction de différents critères et pose une question essentielle : à quelle échelle faut-il penser les impacts de la méthanisation ?

Published
2013

28. Caractéristiques des substrats et interactions dans les filières de co-digestion : cas particulier des co-substrats d’origine agro-industrielle

Author

GIRAULT, Romain, LENDORMI, Thomas, GUILLAUME, Sébastien, PEU, Pascal, and BÉLINE Fabrice

Subjects
lcsh:GE1-350, BIOGAZ, METHANISATION, AGRICULTURE, INDUSTRIES, FILIERE, lcsh:Environmental technology. Sanitary engineering, SUBSTRATS, CO-DIGESTION, lcsh:TD1-1066, lcsh:Environmental sciences
Abstract

Pour assurer l’équilibre économique des unités de méthanisation, l’ajout de co-substrats est en général nécessaire. Pour les choisir, deux questions se posent aux porteurs de projets : quelles sont les caractéristiques des co-substrats disponibles et quel est l’impact des mélanges sur le fonctionnement du digesteur. Le présent article se propose de répondre à ces questions sur la base des résultats du projet Biodecol2.

Published
2013

29. Les effets et conséquences de la méthanisation sur la matière organique et l’azote des lisiers de porc

Author

QUIDEAU, Pierre, MORVAN, Thierry, GUIZIOU, Fabrice, DAUMER, Marie-Line, POURCHER, Anne-Marie, and BÉLINE, Fabrice

Subjects
lcsh:GE1-350, BIOGAZ, METHANISATION, AZOTE, AGRICULTURE, DECHETS ORGANIQUES, LISIER DE PORC, lcsh:Environmental technology. Sanitary engineering, CO-DIGESTION, lcsh:TD1-1066, lcsh:Environmental sciences
Abstract

Les technologies liées au procédé de méthanisation se développent depuis peu. Elles transforment les substrats organiques utilisés, modifiant plus ou moins leurs caractéristiques et leurs impacts environnementaux. L’analyse du cas du lisier de porc illustre ces modifications et leurs conséquences.

Published
2013

30. Nutrient management from biogas digester effluents: a bibliometric-based analysis of publications and patents

Author

Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Magrí Aloy, Albert, Giovannini, Floriane, Connan, Romain, Bridoux, Gilbert, Béline, Fabrice, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Magrí Aloy, Albert, Giovannini, Floriane, Connan, Romain, Bridoux, Gilbert, and Béline, Fabrice

Abstract

Interest in organic waste(water) processing by anaerobic digestion to produce biogas as renewable energy source has increased significantly in recent years. The characteristics of the digested effluents vary depending on the feedstocks treated, and different handling alternatives are possible. This study reviews advances in science and technology in the specific field of nutrient (nitrogen and phosphorus) management from biogas digester effluents during the last two decades (from 1995 to 2014) using a bibliometric approach. Information concerning publications as representative of the outputs of scientific research, and concerning patents as representative of the outputs of technological development was retrieved from specialised databases and analysed systematically. The number of publications was twice the number of patents. Production followed a rising trend (in both cases, partial productivity in the last 5 years was >45%). The United States, China and Japan were the three most prolific countries when considering the joint production of publications and patents. However, while the number of publications was higher than the number of patents for the United States, the opposite was true for China and Japan. The institutions which published more (and also the most cited items) were mainly European, whereas Asian countries were more active in filing for patents even though the patents from the United States were more frequently cited. Relative interest in particular nutrient management alternatives and their evolution were identified. Reducing the consumption of resources, implementing integral solutions and circular economy approaches will be among key issues in future studies and development to promote sustainability., Postprint (published version)

Published
2017

31. Characterization of a combined batch-continuous procedure for the culture of anammox biomass

Author

Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Connan, Romain, Dabert, Patrick, Le Roux, Sophie, Chapleur, Olivier, Bridoux, Gilbert, Vanotti, M.B., Béline, Fabrice, Magrí Aloy, Albert, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Connan, Romain, Dabert, Patrick, Le Roux, Sophie, Chapleur, Olivier, Bridoux, Gilbert, Vanotti, M.B., Béline, Fabrice, and Magrí Aloy, Albert

Abstract

Interest in autotrophic nitrogen (N) removal through anaerobic ammonium oxidation (anammox) is high in the field of wastewater treatment as a more economic and sustainable alternative than conventional nitrification-denitrification. However, anammox biomass is difficult to enrich, and this can hinder the start-up of new applications. We carried out experimental work to characterize a combined batch-continuous procedure for the enrichment and culture of anammox biomass. In the first stage (time span: 120 d), the enrichment was started in batch mode (sealed vial) using suspended activated sludge as inoculum. Anammox activity was clearly developed since the specific ammonium (NH4+) conversion rate increased from 0 to 118 ±1 mg NH4+-N/(g VS·d) (VS, volatile solids); i.e., 560 ±11 mg N/(L·d) in terms of N-conversion rate (NCR). Subsequently, the sludge was transferred into a continuous upflow reactor packed with a polyester non-woven material to promote the attached growth of the biomass. Such bioreactor was operated without interruption during 400 d. Under an appropriate feeding regime, the anammox activity increased fast, and a sustained NCR of 1183 ±100 mg N/(L·d) was reached according to the N-loading rate applied. Evolution of the microbial community structure was characterized using high-throughput DNA sequencing. The overall procedure prompted the selection of a community enriched in the anammox bacterial species Candidatus Brocadia sinica (up to aprox. 70% of the total DNA sequences). Other coexisting microbial groups belonged to Rhodocyclaceae (class beta-Proteobacteria), Anaerolineae (phylum Chloroflexi) and Ignavibacteriaceae (phylum Chlorobi)., Postprint (published version)

Published
2017

32. Modelling hydrolysis: simultaneous versus sequential biodegradation of the hydrolysable fractions

Author

Jimenez, Julie, CHARNIER, Cyrille, Latrille, Eric, Torrijos, Michel, Harmand, Jérôme, Patureau, Dominique, Sperandio, Mathieu, Morgenroth, Eberhard, Béline, Fabrice, Ekama, George, Vanrolleghem, Peter, ROBLES MARTINEZ, Angel, Seco, Aurora, Batstone, Damien J., Steyer, Jean-Philippe, Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), BioEnTech, Laboratoire d'Ingénierie des Systèmes Biologiques et des Procédés (LISBP), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Institute of Environmental Engineering, Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology in Zürich [Zürich] (ETH Zürich), Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (EAWAG), Optimisation des procédés en Agriculture, Agroalimentaire et Environnement (UR OPAALE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), University of Cape Town, Université Laval, IIAMA, Universitat Politecnica de Valencia (UPV), Departament d’Enginyeria Química, Universidad de Valencia, Advanced Water Management Centre (AWMC), University of Queensland (UQ), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Eidgenössische Technische Hochschule - Swiss Federal Institute of Technology [Zürich] (ETH Zürich), Swiss Federal Insitute of Aquatic Science and Technology [Dübendorf] (EAWAG), Université Laval [Québec] (ULaval), Universitat Politècnica de València (UPV), University of Southern Queensland (USQ), International Water Association (IWA). INT., Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), and Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
modelling, adm1, hydrolysis, organic matter, fractionation, [SDV]Life Sciences [q-bio], fractionnement, biodégradation, saccharification, modèle mathématique, hydrolyse, matière organique, mathematical model
Abstract

This paper is a discussion proposal of structural model of organic matter hydrolysis (in aerobic and anaerobic bioprocesses) based on laboratory and model results. Indeed, the hydrolysis mechanism is mechanistically not well understood. Consequently, models are sometimes not appropriate to describe experimental results. Where there are multiple fractions, a model that considers simultaneous degradation of the substrates may not have the resolution to separate the different kinetics. In this paper, we assess sequential extractions to evaluate this as an alternative to simultaneous analysis.

Published
2016

33. Results from a french inter‐laboratory campaign on the biological methane potential of solid substrates

Author

Cresson, Romain, Pommier, Sébastien, Béline, Fabrice, Bouchez, Théodore, Bougrier, Claire, Buffière, Pierre, Mazéas, Laurent, Pauss, André, Pouech, Philippe, Preys, Sébastien, Ribeiro, Thierry, Rouez, M., Torrijos, Michel, Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Inra Transfert Environnement (ITE), Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Gestion environnementale et traitement biologique des déchets (UR GERE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Hydrosystèmes et Bioprocédés (UR HBAN), Recherche et Innovation, VEOLIA France, Laboratoire de Génie Civil et d'Ingénierie Environnementale (LGCIE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées de Lyon (INSA Lyon), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Lyon-Institut National des Sciences Appliquées (INSA), Université de Technologie de Compiègne (UTC), APESA [Pau], Ondalys, Institut Polytechnique LaSalle Beauvais, SUEZ, and International Water Association (IWA). INT.

Subjects
[SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences, digestion anaérobie, bilan environnemental, étude interlaboratoire, potentiel méthane, substrat solide
Abstract

International audience; Every year the knowledge about the microbial ecology of anaerobic digestion increases but despite that, the inoculation step of anaerobic digesters still remains empirical. Anaerobic digestion remains a microbial process without any microbial engineering. In this review we try to understand why putting in practice this knowledge remains difficult by identifying bottlenecks of this unsuccessful story.

Published
2015

34. Batch enrichment of anammox bacteria and study of the underlying microbial community dynamics

Author

Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Connan, Romain, Dabert, Patrick, Khalil, Hassan, Bridoux, Gilbert, Béline, Fabrice, Magrí Aloy, Albert, Universitat Politècnica de Catalunya. Departament d'Enginyeria Agroalimentària i Biotecnologia, Connan, Romain, Dabert, Patrick, Khalil, Hassan, Bridoux, Gilbert, Béline, Fabrice, and Magrí Aloy, Albert

Abstract

The anaerobic ammonium oxidation (anammox) consists on the biological conversion of ammonium (NH4+) into dinitrogen gas under absence of oxygen. Nitrite (NO2-) is a substrate of the anammox reaction, but also an inhibitor at high concentrations. This study investigates the effect of nitrite on the microbial community during the batch enrichment of anammox sludge. Six inoculums collected from different environments were enriched after a conditioning pretreatment and under controlled conditions during 4 months. Concerning the mineral medium used, two different nitrite supply strategies were applied; i.e., (i) initially low concentration at 25 mg NO2-–N/L and progressive increase to 150 mg NO2-–N/L, and (ii) constant high concentration at 150 mg NO2-–N/L. All tested inoculums developed anammox activity but only when the enrichment was started at low nitrite concentration. In such case, the specific ammonium conversion rates finally obtained ranged from 21 ±1 to 118 ±1 mg NH4+–N/g VS/d (VS, volatile solids). Abundance of the functional gene encoding for the enzyme hydrazine oxidoreductase (hzo) was assessed using the real-time quantitative polymerase chain reaction (q-PCR) showing positive correlation with the anammox activity finally reported. In addition, high-throughput DNA sequencing helped to elucidate the underlying microbial community dynamics. The raw inoculum source, the conditioning pretreatment, and the cultivation conditions applied were jointly determinants of the final microbial community structure of the enrichments despite a clear convergence at the end of the experimental period. On the other hand, the cultivation conditions alone determined the selection of anammox species belonging to the genus Candidatus Brocadia., Postprint (updated version)

Published
2016

35. Quels leviers techniques pour l'atténuation des émissions de gaz à effet de serre d'origine agricole ?

Author

Pellerin, Sylvain, Bamière, Laure, Angers, Denis, Béline, Fabrice, Benoit, Marc, Butault, Jean-Pierre, Chenu, Claire, Colnenne-David, Caroline, De Cara, Stephane, Delame, Nathalie, Doreau, Michel, Dupraz, Pierre, Faverdin, Philippe, Garcia-Launay, Florence, Hassouna, Melynda, Hénault, Catherine, Jeuffroy, Marie-Helene, Klumpp, Katja, Metay, Aurelie, Moran, Dominic, Recous, Sylvie, Samson, Elisabeth, Savini, Isabelle, Pardon, Lenaïc, Interactions Sol Plante Atmosphère (ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine (Bordeaux Sciences Agro), Economie Publique (ECO-PUB), AgroParisTech-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Agriculture and Agri-Food [Ottawa] (AAFC), Gestion environnementale et traitement biologique des déchets (UR GERE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Unité Mixte de Recherches sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Laboratoire d'Economie Forestière (LEF), Biogéochimie et écologie des milieux continentaux (Bioemco), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-AgroParisTech-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Agronomie, UMR 1302 Structures et Marchés Agricoles, Ressources et Territoires, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST-Structures et Marchés Agricoles, Ressources et Territoires (SMART), Physiologie, Environnement et Génétique pour l'Animal et les Systèmes d'Elevage [Rennes] (PEGASE), AGROCAMPUS OUEST-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Sol Agro et hydrosystème Spatialisation (SAS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AGROCAMPUS OUEST, Unité de recherche Science du Sol (USS), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), UR 0874 Unité de recherche sur l'Ecosystème Prairial, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Unité de recherche sur l'Ecosystème Prairial (UREP)-Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques (EFPA), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens (UMR SYSTEM), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Scotland's Rural College (SCUR), Fractionnement des AgroRessources et Environnement - UMR-A 614 (FARE), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-SFR Condorcet, Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), UAR 0233 Collège de Direction, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Direction Collégiale (DCOLL)-Collège de Direction (CODIR), Unité Prospective (PROSPECTIVE), Interactions Sol Plante Atmosphère ( ISPA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Ecole Nationale Supérieure des Sciences Agronomiques de Bordeaux-Aquitaine ( Bordeaux Sciences Agro ), Economie Publique ( ECO-PUB ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AgroParisTech, Agriculture and Agri-Food [Ottawa] ( AAFC ), Gestion environnementale et traitement biologique des déchets ( UR GERE ), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture ( IRSTEA ), Unité Mixte de Recherches sur les Herbivores ( UMR 1213 Herbivores ), VetAgro Sup ( VAS ) -AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Laboratoire d'Economie Forestière ( LEF ), Biogéochimie et écologie des milieux continentaux ( Bioemco ), École normale supérieure - Paris ( ENS Paris ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 ( UPMC ) -AgroParisTech-Université Paris-Est Créteil Val-de-Marne - Paris 12 ( UPEC UP12 ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AGROCAMPUS OUEST-Structures et Marchés Agricoles, Ressources et Territoires ( SMART ), Physiologie, Environnement et Génétique pour l'Animal et les Systèmes d'Elevage [Rennes] ( PEGASE ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -AGROCAMPUS OUEST, Sol Agro et hydrosystème Spatialisation ( SAS ), AGROCAMPUS OUEST-Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Unité de recherche Science du Sol ( USS ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Unité de recherche sur l'Ecosystème Prairial ( UREP ) -Ecologie des Forêts, Prairies et milieux Aquatiques ( EFPA ), Fonctionnement et conduite des systèmes de culture tropicaux et méditerranéens ( SYSTEM ), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement ( CIRAD ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques ( Montpellier SupAgro ) -Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier ( Montpellier SupAgro ), Scotland's Rural College, Fractionnement des AgroRessources et Environnement - UMR-A 614 ( FARE ), Université de Reims Champagne-Ardenne ( URCA ) -Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -SFR Condorcet, Université de Reims Champagne-Ardenne ( URCA ) -Université de Picardie Jules Verne ( UPJV ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ) -Université de Reims Champagne-Ardenne ( URCA ) -Université de Picardie Jules Verne ( UPJV ) -Centre National de la Recherche Scientifique ( CNRS ), Institut National de la Recherche Agronomique ( INRA ) -Direction Collégiale ( DCOLL ) -Collège de Direction ( CODIR ), Unité Prospective ( PROSPECTIVE ), Interactions Sol Plante Atmosphère (UMR ISPA), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroParisTech, Agriculture and Agri-Food (AAFC), Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS), École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Université Pierre et Marie Curie - Paris 6 (UPMC)-AgroParisTech-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Structures et Marché Agricoles, Ressources et Territoires (SMART-LERECO), Unité de recherche sur l'Ecosystème Prairial (UREP), Centre de Coopération Internationale en Recherche Agronomique pour le Développement (Cirad)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Centre international d'études supérieures en sciences agronomiques (Montpellier SupAgro)-Centre International de Hautes Etudes Agronomiques Méditerranéennes - Institut Agronomique Méditerranéen de Montpellier (CIHEAM-IAMM), Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Centre International de Hautes Études Agronomiques Méditerranéennes (CIHEAM)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Scotland's Rural College (SRUC), Fractionnement des AgroRessources et Environnement (FARE), Université de Reims Champagne-Ardenne (URCA)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Collège de Direction (CODIR), Délégation à l'Expertise scientifique collective, à la Prospective et aux Etudes (UAR), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Structures et Marchés Agricoles, Ressources et Territoires (SMART), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement, AGROCAMPUS OUEST, and Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)

Subjects
[SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, lutte climatique, [ SDE.MCG ] Environmental Sciences/Global Changes, [SDE.MCG]Environmental Sciences/Global Changes, atténuation, gaz à effet de serre, Milieux et Changements globaux, [ SDV.SA ] Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, Sciences agricoles, Agricultural sciences, analyse coût efficacité, agriculture
Abstract

Environ 20% des émissions françaises de gaz à effet de serre (GES) proviennent du secteur agricole. Dix actions portant sur des pratiques agricoles, décomposées en 26 sous-actions, ont été identifiées pour réduire les émissions de l'agriculture en France métropolitaine à l'horizon 2030. Leur potentiel d'atténuation et leur coût pour l'agriculteur ont été chiffrés et comparés. Ces actions portent sur la gestion de l'azote, les pratiques permettant d'accroitre le stockage de carbone dans les sols et la biomasse, l'alimentation animale et la production et la consommation d'énergie sur l'exploitation. Un tiers du potentiel global d'atténuation est à coût négatif, c’est-à-dire avec un gain pour l’agriculteur. Il s'agit d'actions portant sur l'optimisation des intrants (engrais azotés, aliments animaux, énergie). Un deuxième tiers est à coût modéré (25€ par tonne de CO2e évité). Il s'agit d'actions nécessitant des investissements ou achats d'intrants spécifiques sans retour financier, du temps de travail dédié ou entrainant des pertes de production plus importantes., About 20% of French emissions of greenhouse gases (GHG) originate from the agricultural sector. Ten technical measures, split into 26 sub-measures, were proposed to reduce GHG emissions from French agriculture over the period 2010-2030. Their abatement potential and cost for the farmer were compared. The proposed measures were linked to nitrogen management, management practices which increase carbon storage in soils and biomass, livestock diets and energy production and consumption on farms. The overall abatement potential can be broken down into three parts. One third of the cumulated abatement potential corresponds to sub-measures with a negative technical cost. These submeasures are based on an improved efficiency of inputs like N fertilizers, animal feed and energy. The second part corresponds to sub-measures with a moderate cost (€25 per metric ton of CO2e avoided). These sub-measures require investment with no direct financial return, the purchase of specific inputs, dedicated labour time or involve greater production losses.

Published
2014

36. State of the art of digestates in France and of their agronomic value

Author

Dabert, P., Berger, Sébastien, Couturier, Charlène, Béline, Fabrice, Trémier, A., Optimisation des procédés en Agriculture, Agroalimentaire et Environnement (UR OPAALE), Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), SOLAGRO TOULOUSE FRA, Partenaires IRSTEA, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA)-Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), and IRSTEA RENNES UR OPAALE FRA

Subjects
anaerobic digestion, BIOGAZ, METHANISATION, DIGESTAT, methane fermentation, digestate, [SDE]Environmental Sciences, biogas, DIGESTION ANAEROBIE
Abstract

International audience; In France, as in several countries worldwide, anaerobic digestion is extensively promoted for the management of organic wastes from various origins like sludge from wastewater treatment plants, food-industry, agriculture (including animal manure and culture residues) and municipal solid waste (including household and green waste). Despite this strong promotion, the status of the digestate remains a problem since it is still considered as a waste by French regulation and can be used only for spreading on land or has to be transformed by composting. Since digestate composition may differ depending on the origin of the methanised substrates and since several different post-processing steps can be used to change its physico-chemical characteristics, we did a review of the different studies realized so far in France concerning anaerobic digestion main waste streams, digestates composition and agronomical value.

Published
2013

37. Development of a microalgae process to recycle nutrients (N and P) from digestate: effect of the influent color

Author

Marcilhac, Cyril, Bernet, Nicolas, Sialve, Bruno, Pourcher, Anne-Marie, Trémier, Anne, Béline, Fabrice, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), and Institut National de Recherche Agronomique (INRA). UMR Environnement et Grandes Cultures (1091).

Subjects
digestate, nutrient removal, microalgae, color, élimination des déchets, résidu de méthanisation, [SDV]Life Sciences [q-bio], [SDE]Environmental Sciences, coloration, matière minérale, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

National audience

Published
2013

38. Quelle contribution de l'agriculture française à la réduction des émissions de gaz à effet de serre? Potentiel d'atténuation et coût de dix actions techniques. Résumé

Author

Pellerin, Sylvain, Bamière, Laure, Angers, Denis, Béline, Fabrice, Benoit, Marc, Butault, Jean-Pierre, Chenu, Claire, Colnenne-David, Caroline, De Cara, Stephane, Delame, Nathalie, Doreau, Michel, Dupraz, Pierre, Faverdin, Philippe, Garcia-Launay, Florence, Hassouna, Melynda, Hénault, Catherine, Jeuffroy, Marie-Helene, Klumpp, Katja, Metay, Aurélie, Moran, Dominic, Recous, Sylvie, Samson, Elisabeth, Savini, Isabelle, and Pardon, Lenaïc

Subjects
Economies et finances, Economies and finances, carbone, pratique agricole, gaz à effet de serre, atténuation, stockage, lutte contre la pollution, politique publique, france
Abstract

L’agriculture française contribue pour près d’un cinquième aux émissions de gaz à effet de serre (GES). En même temps, elle représente un potentiel de stockage du carbone. L’ADEME et les ministères chargés de l’Agriculture et de l’Environnement ont sollicité l’INRA pour réaliser une étude de l’agriculture française pour déterminer et analyser une dizaine d’actions portant sur des pratiques agricoles et susceptibles de favoriser le stockage de carbone par l’agriculture ou de réduire ses émissions de GES.

Published
2013
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39. Les flux d’azote liés aux élevages : réduire les pertes, rétablir les équilibres

Author

Aarts, Frans, Béline, Fabrice, Bockstaller, Christian, Bourblanc, Magalie, Delaby, Luc, Donnars, Catherine, Dourmad, Jean-Yves, Dupraz, Pierre, Durand, Patrick, Faverdin, Philippe, Fiorelli, Jean-Louis, Gaigné, Carl, Girard, Agnès, Guillaume, Francoise, Kuikman, Peter, Langlais, Alexandra, Le Goffe, Philippe, Le Perchec, Sophie, Lescoat, Philippe, Morvan, Thierry, Nicourt, Christian, Parnaudeau, Virginie, Réchauchère, Olivier, Rochette, Philippe, Vertes, Francoise, Veysset, Patrick, Peyraud, Jean-Louis, and Cellier, Pierre

Subjects
azote, Environmental and Society, expertise collective, système d'élevage, animal, flux d'azote, Environnement et Société, expertise scientifique, élevage, environnement
Published
2012

40. Assessment on nitrogen flows and livestock farming in France. Main issues and proposed solutions

Author

Peyraud, Jean-Louis, Cellier, Pierre, Donnars, Catherine, Réchauchère, Olivier, Aarts, Frans, Béline, Fabrice, Bockstaller, Christian, Delaby, Luc, Dourmad, Jean-Yves, Dupraz, Pierre, Durand, P., Faverdin, Philippe, Fiorelli, Jean-Louis, Gaigné, Carl, Kuikman, Peter, Langlais, Alexandra, Le Goffe, Philippe, Lescoat, P., Nicourt, Christian, Rochette, Philippe, Vertès, Françoise, Veysset, Patrick, Bourblanc, Magalie, Morvan, Thierry, Parnaudeau, Virginie, Le Perchec, Sophie, Girard, Agnès, and Guillaume, Françoise

Subjects
L01 - Élevage - Considérations générales
Published
2012

41. Influent fractionation and parameter calibration for ADM1: Lab-scale and full-scale experiments

Author

Girault, Romain, Steyer, Jean-Philippe, Zaher, Usama, Sadowski, A. G., Nopens, Ingmar, Béline, Fabrice, Zak, A., Kujawski, O., Holm, N.C., Rönner-Holm, S.G.E., Centre national du machinisme agricole, du génie rural, des eaux et forêts (CEMAGREF), Laboratoire de Biotechnologie de l'Environnement [Narbonne] (LBE), Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro)-Institut National de la Recherche Agronomique (INRA), Department of Biological Systems Engineering, University of Wisconsin-Madison, Laboratoire Systèmes Hydrauliques Urbains, Ecole Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES), Université de Strasbourg (UNISTRA), BIOMATH, Ghent University [Belgium] (UGENT), Lublin University of Technology, Faculty of Environmental Protection Engineering, Czestochowa University of Technology, LimnoTec Abwasseranlagen Gmbh, Institut National de la Recherche Agronomique (INRA)-Institut national d’études supérieures agronomiques de Montpellier (Montpellier SupAgro), Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro)-Institut national d'enseignement supérieur pour l'agriculture, l'alimentation et l'environnement (Institut Agro), Laboratoire des Systèmes hydrauliques urbains, École Nationale du Génie de l'Eau et de l'Environnement de Strasbourg (ENGEES)-Université Louis Pasteur - Strasbourg I, Universiteit Gent = Ghent University [Belgium] (UGENT), and Young Water Professionals committee (YWP). INT.

Subjects
anaerobic digestion, modelling, numerical models, calibration, adm1, fractionation, [SDV]Life Sciences [q-bio], digestion anaérobie, fractionnement, modèle
Abstract

This paper presents two methods for the characterisation of input and calibration of an ADM1 model. The first, which is adapted for predictive studies, is named “anaerobic respirometry” and consists of a fractionation obtained by the numerical interpretation of methane production rate curves. These curves are obtained in batch experiments after a pulse of studied substrate in an anaerobic sludge. The second method is developed for full-scale application and complex substrates. The fractionation is initially based on balancing previously measured nitrogen, NH4-N and COD contents in influent, reactor and effluent, and combined with the online gas curve calibration procedure for further fine tuning of input fractionation and detection of kinetic parameters for calibration.

Published
2010

42. Modelling of manure production by pigs. Effect of feeding, storage and treatment on manure characteristics and emissions of ammonia and greenhouse gazes

Author

Rigolot, C., Espagnol, Sandrine, Robin, Paul, Hassouna, Mélynda, Béline, Fabrice, Paillat, Jean-Marie, and Dourmad, Jean-Yves

Subjects
Ammoniac, U10 - Informatique, mathématiques et statistiques, Q70 - Traitement des déchets agricoles, Élevage, Fumier, Porcin, Gaz à effet de serre, P02 - Pollution, Modèle mathématique, Alimentation des animaux
Abstract

A model was developed from literature data to predict ammonia and greenhouse gazes emissions (CH4, N2O), and the characteristics of the effluent (volume, dry and organic matter, N, K, P, Cu and Zn) produced by pigs in contrasted situations of manure collection, storage and treatment. The model was constructed in three parts. Part (1) predicts nutrient excretion according to animal performance and feeding strategy. Part (2) predicts changes in manure composition and air emissions according to storage practices (liquid or solid) and climatic conditions. Part. (3) predicts the evolution of manure during biological treatment, anaerobic digestion or composting. Original equations as well as published relationships were used to build the model. Part (1) was validated using 19 experimental studies, whereas internal and expert validation was performed for part (2) and (3), and the comprehensive model. The effects of different feeding strategies and mitigation techniques during storage were tested, and advantages and weak points could be identified for each alternative of manure management. Such a model can be an efficient tool to quantify and limit harmful emissions, while obtaining manure better adapted to each farming situation. This is illustrated through different examples.

Published
2007

43. Modelling of manure production by pigs and NH3, N2O and CH4 emissions. Part II: Effect of animal housing, manure storage and treatment practices

Author

Rigolot, C., Espagnol, Sandrine, Robin, Paul, Hassouna, Mélynda, Béline, Fabrice, Paillat, Jean-Marie, Dourmad, Jean-Yves, Rigolot, C., Espagnol, Sandrine, Robin, Paul, Hassouna, Mélynda, Béline, Fabrice, Paillat, Jean-Marie, and Dourmad, Jean-Yves

Abstract

A model has been developed to predict pig manure evolution (mass, dry and organic matter, N, P, K, Cu and Zn contents) and related gaseous emissions (methane (CH4), nitrous oxide (N2O) and ammonia (NH3)) from pig excreta up to manure stored before spreading. This model forms part of a more comprehensive model including the prediction of pig excretion. The model simulates contrasted management systems, including different options for housing (slatted floor or deep litter), outside storage of manure and treatment (anaerobic digestion, biological N removal processes, slurry composting (SC) with straw and solid manure composting). Farmer practices and climatic conditions, which have significant effects on gaseous emissions within each option, have also been identified. The quantification of their effects was based on expert judgement from literature and local experiments, relations from mechanistic models or simple emission factors, depending on existing knowledge. The model helps to identify relative advantages and weaknesses for each system. For example, deep-litter with standard management practices is associated with high-greenhouse gas (GHG) production (1125% compared to slatted floor) and SC on straw is associated with high NH3 emission (115% compared to slatted floor). Another important result from model building and first simulations is that farmer practices and the climate induce an intra-system (for a given infrastructure) variability of NH3 and GHG emissions nearly as high as inter-system variability. For example, in deep-litter housing systems, NH3 and N2O emissions from animal housing may vary between 6% and 53%, and between 1% and 19% of total N excreted, respectively. Thus, the model could be useful to identify and quantify improvement margins on farms, more precisely or more easily than current methodologies.

Published
2010

44. Connaissance du devenir des éléments à risques dans les différentes filières de gestion des effluents porcins

Author

Bonneau, Michel, Béline, Fabrice, Dourmad, Jean-Yves, Hassouna, Mélynda, Jondreville, Catherine, Loyon, L., Morvan, Thierry, Paillat, Jean-Marie, Ramonet, Y., Robin, Paul, Bonneau, Michel, Béline, Fabrice, Dourmad, Jean-Yves, Hassouna, Mélynda, Jondreville, Catherine, Loyon, L., Morvan, Thierry, Paillat, Jean-Marie, Ramonet, Y., and Robin, Paul

Abstract

Cet article résume les apports du programme "Porcherie verte" dans la connaissance et la maîtrise du devenir de l'azote, du phosphore et des éléments traces métalliques qui ont, à des titres divers, un impact sur l'environnement. La diminution de la teneur en protéines de l'aliment permet de réduire fortement les quantités d'azote excrétées par les animaux. Une part importante de l'azote est éliminée sous forme gazeuse lorsque les animaux sont placés sur litière ou lorsque le lisier est composté. L'importance de ces pertes d'azote peut cependant varier fortement selon les techniques utilisées et la nature des substrats. Le traitement biologique abat la majeure partie de l'azote et certains types de stations permettent de capter le reste dans des coproduits potentiellement exportables. La bonne valorisation agronomique des effluents nécessite de bien connaître leur valeur fertilisante azotée, ce que facilite l'approche typologique mise au point dans le cadre du programme. Un certain nombre de leviers alimentaires permettent de diminuer la fraction du phosphore alimentaire qui est excrétée dans les effluents: ajustement des apports alimentaires grâce à une meilleure connaissance des besoins des animaux, amélioration de la digestibilité du phosphore alimentaire par une meilleure connaissance de sa disponibilité dans les diverses matières premières ou via l'adjonction de phytase exogène. Les traitements biologiques avec séparation de phases permettent de capter le phosphore dans des coproduits potentiellement exportables et la valeur fertilisante phosphatée des effluents est en général très élevée et facile à prédire. Les éléments traces métalliques (cuivre et zinc) sont souvent ajoutés dans l'aliment à des concentrations dépassant largement les besoins stricts des animaux (pour éviter les carences) afin de bénéficier de leur effet protecteur vis-à-vis des pathologies digestives. La supplémentation par des éléments traces métalliques est utile pendant la phase de post-s

Published
2008

49. Nitrogen management from intensive livestock production : scientific and environmental issues

Author

Martinez, José and Béline, Fabrice

Subjects
*NITROGEN, *MANURES, *GLOBAL warming
Abstract

Growing environmental concern led to increased public and scientific attention to nitrogen transfers from animal manure and slurry. Major environmental problems arise from the excessive use of nitrogen compounds. Amongst these are (i) acidification of forests and natural ecosystems through atmospheric deposition of ammonia (NH3), (ii) eutrophication of inland waters and coastal seas mainly by organic N and nitrates, (iii) contamination of groundwater by nitrates and (iv) a contribution to the global warming problem by nitrous oxide, N2O. Tracer methods using 15N stable isotope provide and excellent tool for studying such complex transfers during the different stages of animal slurry management including storage, treatment and land spreading. In this article, we present a brief review of isotopic tracer principles and history through a general description of terms, definitions and assumptions follow by the methodologies developed in our laboratory to label the ammoniacal nitrogen fraction of pig slurry using artificial 15N enrichment. The aim of our studies is to gather information concerning nitrogen pig slurry turnover and to focus on those processes, where major progress is made using the stable isotope 15N. Recent research findings are Presented. [Copyright &y& Elsevier]

Published
2002
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50. Study, Modelling, and Optimization of piggery wastewaters treatment combining anaerobic digestion and biological nitrogen removal

Author

Rousseau, Pierre, Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (IRSTEA), Université de Rennes 1, Bernet Nicolas, and Béline Fabrice

Subjects
élevage industriel, azote, anaerobic digestion, dénitrification, traitement aérobie, methane, [SDV]Life Sciences [q-bio], pollution de l'eau, processus biologique, digestion anaérobie, couplage, interface, méthane, modélisation, nitrification, lisier de porc, shunt des nitrates, aerobic treatment, combined process, modelling, nitrate short-cut, nitrogen, piggery wastewater, bretagne
Abstract

L'industrialisation de l'élevage (porcs, volailles,…) a entraîné une spécialisation et une concentration de la production dans certaines zones (Bretagne, Pays de Loire). Cette concentration des élevages a participé à la pollution de l'eau par les nitrates et les obligations réglementaires ont entraîné le développement de procédés de traitement afin de réduire la charge azotée, notamment par les processus biologiques de nitrification/dénitrification. Parallèlement, face à l'augmentation des coûts énergétiques et afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre, la digestion anaérobie des déjections animales, et plus particulièrement leur valorisation sous forme de biogaz, est également une alternative très intéressante, mais n'affectant pas les quantités d'azote. Dans ce cadre, le couplage des procédés et la valorisation de l'énergie produite permettrait alors une réduction importante des coûts d'élimination de l'azote. La maîtrise des interactions entre les procédés aérobie et anaérobie (influence des formes de l'azote sur la digestion anaérobie) et l'optimisation de l'utilisation de la matière organique (compétition entre la digestion anaérobie et la dénitrification) représentent les principaux enjeux techniques et scientifiques de cette thèse. Une des voies d'optimisation est l'obtention et le maintien du shunt des nitrates par arrêt de la nitrification au stade nitrite et dénitrification du nitrite (apport en oxygène moindre et économie de matière biodégradable). Afin de répondre à ces enjeux, deux approches parallèles et complémentaires ont été menées : une approche expérimentale et une approche numérique. Les travaux expérimentaux, réalisés sur un pilote du procédé, ont permis de souligner (i) l'absence d'inhibition par l'ammoniac dans le digesteur, (ii) la lenteur des cinétiques de dégradation anaérobie du lisier de porcs et (iii) la faisabilité de l'obtention et du maintien d'un shunt des nitrates par limitation de l'apport en oxygène dans des conditions pré-établies grâce au modèle. De plus, ces travaux ont permis de mettre en avant la pertinence d'une filière réalisant un apport partiel de l'effluent directement dans le réacteur aérobie (bypass du digesteur). Les travaux de modélisation ont abouti au couplage des modèles Activated Sludge Model n°1 (ASM1) et Anaerobic Digestion Model n°1 (ADM1) via la création de deux interfaces. La validation mathématique et l'étude de sensibilité du modèle ont permis de mettre en avant l'importance des paramètres régissant les étapes de l'acétogenèse et de la méthanogenèse. Au travers de son calage sur des valeurs expérimentales obtenues sur pilote et en essais batch, le modèle a également permis de mieux comprendre les interactions entre les processus/procédés et de définir les paramètres de fonctionnement permettant une optimisation de l'utilisation de la matière organique (temps séjours et charge organique) et notamment des conditions d'obtention du shunt des nitrates. Ces résultats ont également permis de confirmer les résultats expérimentaux Ainsi, sur la base de ces résultats, une filière de traitement couplant un traitement aérobie et un traitement anaérobie a été développée. Cette filière, présentant un taux de bypass de 30% et réalisant le shunt des nitrates par limitation de l'apport en oxygène, permet une élimination de 80% de l'azote total entrant pour une production de 4 Nm3CH4.m-3 lisier. En termes de bilan énergétique cela représente un excédent brut de 27 kWh.m-3 lisier., Industrialization of animal production (pigs, poultry, ...) led to a concentration in specific localised regions (Bretagne, Pays de Loire). This concentration participated in the pollution of fresh water by nitrates. So, treatment processes, including biological processes of nitrification/denitrification, were developed to reduce the nitrogen load applied locally, At the same time, due to the increasing energy costs and in order to reduce the greenhouse gas emissions, anaerobic digestion of livestock wastes is also a very interesting alternative, but not affecting the nitrogen concentration. In this context, the development of a process combining both anaerobic digestion and biological nitrogen removal could allow converting organic matter into a valuable energy while respecting the environmental constraints as regards nitrogen, reducing the energy costs at the farm scale. The management of the interactions between aerobic and anaerobic processes (effect of nitrogenous compounds on anaerobic digestion) and the optimisation of organic matter use (competition between anaerobic digestion and denitrification) are the main technical and scientific issues of this project. One of the ways to optimize the process is to obtain and control the nitrate short-cut (less oxygen consumption and more biodegradable matter available). In order to reach these challenges, two parallel and complementary approaches have been considered: an experimental approach and a numerical approach. Experimental work, carried out on a pilot process, highlighted (i) the absence of inhibition by ammonia into the digester, (ii) the slow kinetics of anaerobic degradation of pig manure and (iii) the feasibility to obtain and control nitrate short-cut by oxygen inflow reduction. Moreover, this work highlighted the relevance of a process including an addition of a part of the raw influent directly into the aerobic reactor (bypass of the digester). The modelling framework resulted in a combination of the Activated Sludge Model No. 1 (ASM1) and Anaerobic Digestion Model No. 1 (ADM1) through two interfaces. Mathematical validation of the model and sensitivity analysis highlighted the importance of acetogenesis and methanogenesis parameters. The model was set-up with experimental values obtained form pilot experiments and batch trials. The use of this model allowed a better understanding of the interactions between aerobic and anaerobic processes and to a better definition of the operating parameters to optimize the use of organic matter (retention time and organic load), including conditions to obtain nitrate short-cut. These results have also confirmed the experimental results. Thus, from these results, a process treatment combining an aerobic and anaerobic treatment was developed. This process, with a bypass ratio of 30% and a nitrate short-cut obtaining by oxygen inflow reduction, allows to remove 80% of total nitrogen with a methane production of 4 Nm3.m-3 manure. In terms of energy balance, this represents a positive balance equal to 27 kWh.m-3 manure.

Published
2009

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