La Digestion Anaérobie (DA), ou méthanisation, est un procédé qui permet le traitement de déchets organiques et la production d’énergie renouvelable sous forme de biogaz. La DA par voie sèche permet en particulier la valorisation de substrats solides, offrant plusieurs possibilités aux traitements de résidus d’origine agricole tels les fumiers, des substrats constitués d’un mélange de paille, fèces et urine accumulés dans les litières des étables. Parmi les technologies disponibles en méthanisation, les « leach-bed reactors » (LBRs), constituent une option valide mais toutefois peu connue et peu développée soit au niveau scientifique qu’industriel. Dans le but d’optimiser ce procédé, plusieurs problématiques ont été affrontées : (i) la caractérisation bio-physico-chimique du fumier et du potentiel énergétique exprimé dans un LBR; (ii) l’optimisation de l’inoculation des réacteurs et de la température de digestion ; (iii) la co-digestion du fumier avec un substrat facilement biodégradable et la problématique reliées à la gestion des acides gras volatiles (AGVs) ainsi produits. Les résultats montrent que le fumier est un substrat lentement biodégradable qui nécessite un long temps de digestion. Cependant, il s’agit d’un déchet agricole adapté à la valorisation par méthanisation et dont les rendements de dégradation et de production de méthane en LBRs sont intéressants industriellement. Ce substrat est par conséquent une ressource organique précieuse dans le contexte agricole. Il a été montré que le fumier bovin contient une population méthanogène active capable de démarrer un procédé de digestion anaérobie efficacement sans l’ajout d’un inoculum externe spécifique, autant en mode mésophile que thermophile. Une analyse économique a démontré que cette propriété peut être exploitée afin de diminuer les coûts d’investissement initiaux d’un projet à l’échelle industrielle, en favorisant de cette manière le développement de la filière. De plus, les résultats montrent que pour la digestion du fumier en LBRs le mode thermophile ne comporte aucun intérêt par rapport à la production finale de méthane (qui est similaire pour les deux régimes) et que, au contraire, la valorisation par cogénération du méthane produit en thermophile diminue le rendement de production électrique surtout à cause d’une production de méthane très importante en début de digestion. Le régime mésophile parait donc être le mode de fonctionnement le plus adapté dans ce contexte. Enfin, le rôle joué par la percolation du lixiviat sur la mobilisation des AGV accumulés dans la fraction solide a été mis en lumière dans un réacteur de co-digestion traitant une fraction de lentement biodégradable (le fumier) et une fraction facilement biodégradable. Une stratégie a été développée afin d’étudier le problème de l’extraction et de la consommation des AGV dans le but d’améliorer le rendement global du procédé. Pour conclure, ce travail a permis d’optimiser certains paramètres fondamentaux dans la gestion d’un LBR. Cette technologie s’est révélée efficace dans le traitement du fumier, autant en mono-digestion qu’en co-digestion avec un substrat facilement biodégradable. Ces recherches montrent que l’utilisation des LBR est appropriée au contexte agricole et que la modification des paramètres de contrôle permet à ce procédé de répondre efficacement aux problématiques du terrain. Ce travail représente une avancée significative vers la compréhension et le développement des LBRs pour le traitement des résidus agricole et, plus globalement, des énergies renouvelables mobilisant des biomasses agricoles.