Tout savoir sur la purification du biogaz
Le biogaz est produit par digestion anaérobie, un processus où des bactéries décomposent des matières organiques (fumier, boues d’épuration, déchets végétaux et alimentaires) en absence d’oxygène. Ce procédé génère un mélange gazeux composé principalement de méthane (60%) et de dioxyde de carbone (35%), ainsi que d'autres composants indésirables comme le sulfure d’hydrogène (H₂S), l’ammoniac et les siloxanes.
Les étapes du processus de production de biogaz
- Hydrolyse : Transformation des composés organiques complexes (glucides, lipides, protéines) en composés solubles (sucres, acides gras, acides aminés).
- Formation d’acides : Conversion des composés solubles en acides gras volatils (acétique, propionique, butyrique) par des bactéries acidogènes.
- Formation de méthane : Action des archées méthanogènes, transformant ces acides en méthane et dioxyde de carbone.
Cependant, le biogaz brut contient des impuretés (H₂S, siloxanes, terpènes) nécessitant une purification avant son utilisation en énergie ou son injection dans le réseau sous forme de biométhane.
Techniques de purification du biogaz
- Adsorption sur charbon actif
- Absorption chimique (scrubbers à eau)
- Séparation membranaire
- Séparation cryogénique
Le choix dépend de la composition du biogaz, de son usage final et des contraintes économiques.
Composition d’une installation de biogaz
Une installation de biogaz comprend plusieurs éléments essentiels :
- Digesteur : Réservoir où les matières organiques sont transformées en biogaz.
- Stockage du biogaz : Souvent sous forme de ballon à gaz ou réservoir basse pression.
- Système d’épuration : Élimination des impuretés via filtres à charbon actif, membranes ou PSA.
- Co générateur (CHP) : Conversion du biogaz en électricité et chaleur.
- Système de sécurité : Soupape de surpression, torchère, et dispositifs de contrôle.
Chaque configuration est adaptée selon la taille du projet, les matières premières utilisées et l’usage final du biogaz.
Efficacité et facteurs d’optimisation
L'efficacité d'une installation de biogaz dépend de plusieurs facteurs clés:
Température:
- Mésophile (30-40°C) : Plus stable, mais plus lent.
- Thermophile (43-48°C) : Plus rapide, mais sensible aux variations.
Nature des matières organiques:
- Riche en glucides/lipides → Forte production de biogaz.
- Riche en lignine/cellulose → Dégradation plus lente.
Prétraitement:
Broyage, hydrolyse pour maximiser la conversion en biogaz.
- Pureté du biogaz:
Élimination du CO₂, H₂S et siloxanes pour optimiser le rendement énergétique.
Remplacement du charbon actif dans une installation de biogaz
La fréquence de remplacement dépend de:
- Débit et concentration des polluants (H₂S, siloxanes, COV).
- Type de charbon actif utilisé (porosité, imprégnation).
- Conditions de fonctionnement (température, humidité, débit).
- Exigences de purification (qualité requise du biogaz).
En moyenne, le charbon actif est remplacé tous les 3 à 12 mois.
Un suivi régulier des concentrations en entrée et sortie permet d’optimiser son remplacement.
Calcul de la quantité de charbon actif nécessaire
Méthode de calcul:
- Déterminer le débit de biogaz en m³/h.
- Mesurer la concentration des polluants (H₂S, siloxanes, COV).
- Définir la durée de vie souhaitée du filtre (ex. 12 mois).
- Utiliser la capacité d’adsorption du charbon actif (g/kg).
- Appliquer la formule:
Charbon actif (kg) =
Prévoir une marge de sécurité de 10 à 20 %.
Pourquoi un bon dimensionnement est crucial ?
Un dimensionnement précis permet:
- Une purification efficace du biogaz.
- Un remplacement optimisé du charbon actif, réduisant les coûts d’exploitation.
-
Une conformité avec les normes environnementales.
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