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Installation pilote semi-industrielle de bio méthane

AVANT-PROPOS

Le changement climatique nous oblige à réduire notre consommation de combustibles fossiles en les remplaçant par des combustibles renouvelables tels que le bio méthane, qui jouera un rôle de plus en plus important à l’avenir, surtout s’il est produit de la manière la plus durable possible.

La durabilité dans la production de bio méthane implique le  développement des installations capables d’une faible autoconsommation, extensibles à de petites tailles afin de pouvoir être construites dans des endroits où la biomasse est disponible à zéro km, d’optimiser le cycle de production de l’azote en minimisant l’épandage du digestat et, surtout, de séquestrer la part de CO2 présente dans le biogaz, afin de ne pas avoir d’émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère, en obtenant non seulement un gaz vert (bio méthane) avec un bilan nul en termes de CO2, mais également un bilan négatif.

En outre, la durabilité implique la construction d’installations bien intégrées dans le territoire, de taille minimale, sans odeur, avec des flux d’azote optimisés et avec le moins d’impact possible sur le réseau routier.

Dans cette optique, l’ASAC a décidé depuis plusieurs années de concentrer ses efforts sur l’optimisation du cycle de production du bio méthane par le biais d’un brevet qui vise à résoudre tous les problèmes liés au processus de production de la digestion anaérobie. En particulier :

  • La création d’un processus de digestion anaérobie stable et déséquilibré
  • L’obtention d’un meilleur rendement possible de la biomasse utilisée
  • L’élimination des émissions atmosphériques en termes de CO2, CH4, H2S et d’émissions d’odeurs
  • La mise au point d’un processus de valorisation simple, rentable et évolutif, même pour les petites entreprises
  • La rationalisation du flux d’azote en minimisant le digestat à épandre
  • La réduction considérable des volumes de digestion anaérobie en rendant l’installation aussi petite et aussi peu polluante que possible.
  • La séquestration totale du CO2 en le transformant en bicarbonate avec un double effet positif : la réduction supplémentaire d’un gaz à effet de serre et l’absence de systèmes complexes de postcombustion des gaz.

Suite à l’obtention d’un brevet spécifique et très innovant pour la production de bio méthane, ASAC a réalisé une installation pilote semi-industrielle qui permet de traiter certains types de déchets, en assurant la production de méthane sans émission de CO2 (séquestration du CO2 avec une empreinte carbone extrêmement faible). En particulier, l’installation pilote est autorisée, conformément à l’article 211 du Décret 152/06 et aux modifications et ajouts ultérieurs, pour les codes EER suivants : 02.03.00, 19.08.05, 19.08.05, 20.01.08, 20.02.01, 20.03.02, avec une capacité de 4 tonnes/jour.

La solution proposée dans le brevet susmentionné offre les avantages suivants :

  • Le procédé peut être appliqué aux installations de biogaz existantes en les convertissant à la production de bio méthane;
  • Le processus peut être appliqué aux usines nouvellement construites;

La production de bio méthane sans émissions de CO2 : cet avantage ne peut être obtenu avec les autres technologies disponibles (tamis moléculaires, absorption avec des amines ou condensation cryogénique), à moins d’utiliser des processus de synthèse catalytique complexes alimentés par de l’hydrogène vert (électrolytique à partir de systèmes photovoltaïques). À cet égard, il convient de rappeler que l’utilisation du CO2 à des fins industrielles (gaz technique) ou, à plus forte raison, pour des applications alimentaires est peu probable compte tenu des quantités en jeu et de l’absence d’une demande certaine et continue sur le marché. En effet, le dioxyde de carbone est le gaz à effet de serre par excellence depuis 70 ans. Les solutions de stockage souterrain ne sont actuellement pas applicables dans notre pays en raison des marges d’incertitude élevées des systèmes.

DESCRIPTION GÉNÉRALE DE L’INSTALLATION ET DONNÉES PARAMÈTRES DE FONCTIONNEMENT

L’installation pilote ASAC se compose d’une section d’alimentation dans laquelle la biomasse est introduite, diluée avec de l’eau de recirculation et convenablement homogénéisée pour obtenir une boue pompable à la concentration sèche souhaitée.

biomassa

Ces boues sont envoyées dans la section d’hydrolyse, où elles subissent un traitement thermochimique qui permet de transformer la matière organique la plus complexe en molécules plus simples solubilisées dans les boues, ce qui donne des boues dans des conditions idéales pour être facilement disponibles pour les bactéries qui effectuent la digestion anaérobie, produisant ainsi un biogaz de très haute qualité, très riche en méthane.

Par la suite, le brevet ASAC est constitué d’un système de conversion du CO2 présent dans le biogaz en bicarbonate. Le processus comprend un épurateur acide pour éliminer l’ammoniac extrait pendant la phase d’hydrolyse, le transformant en sulfate d’ammonium et en composés soufrés résiduels. On obtient finalement un biométhane très pur, suitable pour l’introduction dans le réseau et pour l’utilisation comme biocarburant. Et présentant des valeurs de CH4 supérieures à 96-97% et CO2 <0,1% par rapport au minimum de 2,5% requis par la norme UNI.

L’installation pilote n’est pas raccordée au réseau de gaz. Dans ce cas, le bio méthane est comprimé dans une série de cylindres qui alimentent un moteur endothermique fonctionnant de manière autonome.

L’installation pilote fonctionne depuis plus de deux ans, avec une capacité de 4 t/j de biomasse. Au cours de ces deux années, elle a principalement traité des boues d’épuration, mais aussi des biomasses particulièrement difficiles à traiter, telles que le fumier de volaille et les déchets municipaux humides.

En particulier, les effets de l’hydrolyse brevetée comprennent non seulement un prétraitement optimal de la substance organique, ce qui permet de faciliter la digestion anaérobie en un temps réduit, mais aussi d’éliminer tout l’azote ammoniacal excédentaire et, en même temps, d’absorber le CO2 et le H2S d’une manière simple et absolument fiable.

CONCLUSIONS

Au cours des deux années d’expérimentation, les principaux points du brevet ont été prouvés, à savoir la production d’un bio méthane de haute qualité pouvant être injecté dans le réseau, la séquestration totale du CO2 produit par la digestion anaérobie, et donc l’absence d’émissions dans l’atmosphère. Cela signifie qu’il n’est pas nécessaire de procéder à une postcombustion du CO2 gazeux, comme c’est le cas avec les systèmes à membrane, qui peuvent même présenter des pertes substantielles de CH4.

L’expérimentation a également permis de vérifier la facilité d’exploitation de l’installation qui, tout d’abord, fonctionne à la pression atmosphérique, contrairement à d’autres technologies de valorisation du bio méthane, et se présente donc comme un système sûr et fiable avec une absence totale de fuites dans les canalisations, et se présente également comme un système simple, sans aucune section particulièrement complexe et/ou nécessitant une maintenance spéciale.

L’autoconsommation est extrêmement faible et la biomasse prétraitée avec l’étape spéciale d’hydrolyse ASAC est beaucoup plus facile et rapide à traiter, ce qui permet d’utiliser des digesteurs de très petite taille par rapport aux technologies traditionnelles.

L’ensemble du système se caractérise par une extrême simplicité et nécessite très peu d’espace. Il est également facilement modulable et s’adapte aussi bien aux installations à forte production de biogaz qu’aux installations à petite échelle.

Le processus ASAC élimine également le CO2 du flux de biogaz et le fixe dans la phase aqueuse sous forme de bicarbonate, ce qui confère au système de digestion anaérobie une plus grande stabilité, assurant une capacité tampon élevée qui empêche tout déséquilibre dans les réactions biologiques convertissant la biomasse en CH4. Le digestat produit est un digestat facilement gérable car il a subi une réduction très poussée de la matière organique et une élimination de l’azote ammoniacal, ce qui permet d’obtenir des valeurs adaptées à un déversement direct dans le réseau d’égouts sans qu’il soit nécessaire de procéder à un compostage final.

La technologie ASAC est applicable:

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