Optimiser la détection multivariée des GES et COV en digestion anaérobie : méthodologie FISOL, olfactométrie EN 13725 et IA ELLONA

Objectifs et enjeux en digestion anaérobie

Pourquoi la surveillance est plus complexe qu'un « gaz »

Dans une STEP, les ouvrages associés à la digestion anaérobie (digesteurs, stockage, désulfuration, torchère/valorisation, ventilation, zones d'ouverture et de transfert) peuvent générer des émissions à la fois climatiques (fuites de CH4, co-émissions de CO2) et odorantes (principalement H2S, NH3 et composés soufrés réduits type mercaptans), auxquelles s'ajoute une variabilité de COV (co-digestion, solvants/produits de maintenance, épisodes atypiques).

Le besoin opérationnel n'est généralement pas de suivre un seul polluant, mais de détecter des événements brefs, souvent multi-sources, de qualifier leur nature (odeur, fuite biogaz, dérive de traitement) et surtout de les attribuer à une zone ou un équipement afin d'activer une remédiation proportionnée : réglage de captage, confinement, maintenance, inspection de brides, optimisation de ventilation, actions correctives sur la désulfuration, etc.

Limites terrain : mesure, pics et attribution

Mélanges variables et signatures non uniques

Les mesures isolées (campagnes ponctuelles, rondes, capteurs mono-paramètre) expliquent rarement la réalité des épisodes : deux nuisances perçues « identiques » par un riverain peuvent correspondre à des mélanges chimiques différents, avec des seuils de perception très bas pour certains composés soufrés. Une lecture unique (ex. H2S) peut donc être insuffisante pour relier gêne, sources et conditions d'exploitation.

Épisodes brefs et sous-échantillonnage

Les pics sont souvent liés à des manuvres : ouverture/fermeture, purge, bascule de ligne, régénération d'un média, dépression locale, dysfonctionnement de combustion/torchère, etc. Sans acquisition à fréquence adaptée, ces événements sont manqués ou mal datés, ce qui complique l'analyse causale et la traçabilité.

Attribution de source : le verrou principal

La dispersion dépend fortement de la météorologie (direction/vitesse du vent, stabilité atmosphérique) et de la configuration (bâtiments, masques, cheminées, zones confinées). Sans corrélation fine capteurs + météo et sans maillage suffisant, il devient difficile de rattacher objectivement un épisode en limite de site à une source interne (ou externe), ce qui retarde la remédiation et alimente les conflits d'usage.

Repères réglementaires : MTD/IED et mesures d'odeurs

À l'échelle européenne, la logique de la directive 2010/75/UE (IED) s'appuie sur les meilleures techniques disponibles (MTD) et leurs documents de référence (BREF) pour encadrer la prévention et la réduction des émissions. Concernant les odeurs, la mesure de référence pour la concentration d'odeur aux émissions est l'olfactométrie dynamique selon NF EN 13725, avec des résultats exprimés en ouE/m3 (unité d'odeur européenne).

Approche intégrée : FISOL/FIDOL + EN 13725 + IA

Structurer l'investigation : logique FIDOL/FISOL

Pour sortir d'une simple « alerte capteur », une étape clé consiste à décrire chaque épisode avec une grille de lecture opérationnelle de type FIDOL (Fréquence, Intensité, Durée, caractère Offensant, Localisation). Cette structuration (souvent déclinée en démarches internes type "FISOL") permet de transformer un signal perçu/mesuré en objet d'analyse : quand cela se produit, combien de temps, où, avec quelle intensité relative et quelle répétitivité (plages horaires, cycles process, sensibilité aux conditions météo).

En digestion, cette étape guide directement : (i) le plan de déploiement des capteurs (sources + périphérie), (ii) les fenêtres d'analyse, et (iii) les règles d'alerte (pré-alerte / alerte / critique) alignées sur l'exploitation.

Ancrer l'odeur par l'olfactométrie dynamique (NF EN 13725)

Un capteur ne mesure pas l'odeur « au sens normatif » : il mesure une réponse physico-chimique (ou une famille de composés). Pour disposer d'un référentiel robuste, des campagnes d'olfactométrie dynamique selon NF EN 13725 permettent de :

• quantifier des points d'émission (ouE/m3) et hiérarchiser des contributeurs ;
• constituer des jeux de données de corrélation entre signatures instrumentales et niveaux d'odeur ;
• documenter des situations « nominales » vs « dérives/incidents ».

L'objectif n'est pas de « remplacer » la norme par un capteur, mais de bâtir une chaîne de cohérence entre référentiel EN 13725, mesures continues et décisions terrain.

Instrumenter avec des capteurs complémentaires

Une configuration typique en digestion anaérobie combine :

• des mesures orientées GES (notamment CH4/CO2), souvent réalisées via technologies de type NDIR pour les gaz à infrarouge ;
• des capteurs ciblés gaz odorants (ex. H2S, NH3), fréquemment basés sur cellules électrochimiques selon les gammes et usages ;
• un canal COV type PID (photo-ionisation) pour détecter des variations organiques rapides ;
• des capteurs MOS/MOX (semi-conducteurs) utiles pour reconnaître des empreintes de mélanges ;
• une station météo (direction/vitesse du vent, température, etc.), indispensable à l'attribution.

La performance provient de la fusion : par exemple, une fuite de biogaz se manifeste souvent par un marqueur CH4/CO2, alors qu'un épisode « mercaptans » peut apparaître comme un motif MOS/MOX avec des contributions variables sur H2S/NH3 et/ou sur le canal COV.

Exploiter l'IA : clustering, empreintes et attribution

Une fois l'acquisition multi-capteurs en place, l'analyse par algorithmes (détection d'anomalies, clustering, signatures/empreintes) permet de :

• regrouper des épisodes similaires (familles d'événements) ;
• suivre des dérives (changement progressif de profil) ;
• renforcer l'attribution par croisement multi-stations + météo (approches de type triangulation / backtracking simplifié) ;
• réduire les faux positifs via la cohérence temporelle et multi-variable.

Pour être opérante, l'IA doit être couplée à des règles d'exploitation (qui fait quoi, à quel niveau d'alerte, sur quel délai) et alimentée par des retours terrain (maintenance, manuvres, incidents, changements de charge).

Mise en uvre : de l'alerte à l'action

Qualité métrologique et maintenance des capteurs

Les environnements de STEP sont humides et corrosifs : l'humidité, les interférences et la dérive capteurs (notamment MOS/MOX) imposent une stratégie de contrôle : vérifications périodiques, recalages, cohérence inter-capteurs, et traçabilité des interventions. Sans ce socle, les empreintes IA perdent en comparabilité et l'attribution devient fragile.

Maillage spatial et interprétation HSE

Une seule station suffit rarement. Un maillage pertinent associe des points proches des sources (diagnostic) et des points périphériques (impact / dispersion), en intégrant l'aérodynamique locale (effet bâtiment, canalisations de flux). C'est ce qui permet de passer d'un « signal » à une preuve exploitable pour la maintenance, la communication riverains et le reporting HSE.

Solutions ELLONA pour la surveillance continue

Stations de mesure et supervision logicielle

Pour déployer un réseau opérationnel autour des digesteurs, des zones de traitement du biogaz et en périphérie, ELLONA propose des stations adaptées à la surveillance multi-paramètres et à l'exploitation des données :

• WT1 Pro : station multi-capteurs pour le suivi gaz/COV et l'acquisition à pas de temps fin, adaptée aux zones sources (digestion, traitement biogaz, stockage) ;
• WT1 Lite : station complémentaire pour densifier le maillage, notamment en périphérie et sur des zones d'exposition ;
• EllonaSoft : centralisation des données, historisation, tableaux de bord, alerting et exploitation avancée (empreintes, regroupement d'épisodes, corrélations).

En pratique, l'intérêt d'un couple « stations + logiciel » est de fournir une lecture unifiée (multi-capteurs + météo + chronologie d'exploitation), indispensable pour transformer des données brutes en actions correctives documentées.

Conclusion : passer de la mesure à l'attribution

Ce que l'approche intégrée apporte en STEP

En digestion anaérobie, la performance environnementale et l'acceptabilité locale reposent sur la capacité à détecter rapidement, qualifier et attribuer des épisodes multivariés (GES, gaz odorants, COV) dans un contexte fortement dépendant de la météo. L'association d'une structuration type FIDOL/FISOL, d'un ancrage par NF EN 13725, d'une instrumentation multi-capteurs et d'analyses IA permet de produire des alertes robustes et une attribution actionnable au service de la maintenance, du pilotage et du reporting.

Pour dimensionner un réseau de mesure adapté à votre site (sources, maillage périphérique, stratégie d'alertes, intégration météo et exploitation des données), contactez ELLONA afin d'obtenir un devis et une recommandations de déploiement alignée sur vos contraintes d'exploitation.

Perspectives : à mesure que les données s'enrichissent (états process, contextes météo, retours d'exploitation), des analyses encore plus contextuelles peuvent renforcer l'anticipation et la priorisation des actions.