Le biogaz est un mélange de différents gaz résultant de la décomposition de matières organiques en l’absence d’oxygène. Le biogaz peut être produit à partir de matières premières telles que les déchets agricoles, le fumier, les déchets municipaux, les matières végétales, les eaux usées, les déchets verts ou les déchets alimentaires. Le biogaz est une source d’énergie renouvelable.
Le biogaz peut être produit par digestion anaérobie avec un méthanogène ou des organismes anaérobies, qui digèrent les matières à l’intérieur d’un système fermé ou par fermentation de matières biodégradables. Ce système fermé s’appelle un digesteur anaérobie, un biodigesteur ou un bioréacteur.
Le biogaz est principalement constitué de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2) et peut contenir de petites quantités d’hydrogène sulfuré (H2S), d’humidité et de siloxanes. Les gaz méthane, hydrogène et monoxyde de carbone (CO) peuvent être brûlés ou oxydés avec de l’oxygène. Cette libération d’énergie permet au biogaz d’être utilisé comme carburant; il peut être utilisé à des fins de chauffage, telles que la cuisson. Il peut également être utilisé dans un moteur à essence pour convertir l’énergie du gaz en électricité et en chaleur.
Le biogaz peut être compressé de la même manière que le gaz naturel est transformé en GNC et utilisé pour alimenter des véhicules à moteur. Au Royaume-Uni, par exemple, on estime que le biogaz pourrait remplacer environ 17% du carburant des véhicules. Il est admissible à des subventions pour les énergies renouvelables dans certaines régions du monde. Le biogaz peut être nettoyé et valorisé aux normes du gaz naturel lorsqu’il devient biométhane. Le biogaz est considéré comme une ressource renouvelable car son cycle de production et d’utilisation est continu et il ne génère pas de dioxyde de carbone net. À mesure que la matière organique se développe, elle est convertie et utilisée. Il repousse ensuite dans un cycle qui se répète continuellement. Du point de vue du carbone, autant de dioxyde de carbone est absorbé par l’atmosphère lors de la croissance de la ressource biologique primaire que libéré, lorsque le matériau est finalement converti en énergie.
Composition et caractéristiques du biogaz
La composition chimique du biogaz dépend principalement de deux facteurs: les matériaux utilisés pour la digestion et la technologie utilisée pour le processus. Dans cet esprit, le biogaz peut contenir entre 55 et 70% de méthane, entre 30 et 45% de dioxyde de carbone et moins de 5% de traces d’autres gaz (impuretés considérées).
Ses caractéristiques biogaz a un pouvoir calorifique compris entre 6 et 6,5 kWh / Nm 3, son équivalent en carburant représente 0,6 à 0,65 L d’huile par mètre cube de biogaz. Température d’inflammation de 650 à 750 ° C. Pression critique de 74 à 88 atmosphères. Température critique de -82,5 ° C. Densité de 1,2 kg / m3. Masse molaire de 16,043 g / mol.
valeur énergétique
Cela dépend de la composition du gaz résultant de la fermentation: plus il contient de méthane, plus il est énergétique. Par exemple, une matière fermentable riche en C et H produit un biogaz contenant jusqu’à 90% de méthane, tandis que la cellulose, plus pauvre en C et H, ne produira qu’un biogaz avec seulement 55% de méthane (et 45% de dioxyde de carbone).
Efficacité
Les études de l’IFEU montrent qu’en Allemagne, l’utilisation du biogaz pour la cogénération locale avec un moteur à gaz est plus efficace en ce qui concerne l’effet de serre, l’injection dans les réseaux et la maintenance nécessaire. Cependant, cette étude estime l’énergie fournie à l’équivalent de 5 000 litres de mazout par hectare et par an. Remplacer les combustibles fossiles et l’énergie nucléaire par du biogaz nécessite presque toute la surface de l’Allemagne.
L’efficacité de fonctionnement de la cogénération de chaleur et d’électricité est au mieux de 70%, ou 30% des pertes.
L’utilisation de la chaleur est souvent saisonnière et nécessite la proximité des utilisateurs et la création d’un réseau de distribution. Il est également possible de prévoir des processus d’absorption de froid par le froid. Cependant, cette utilisation est limitée à certaines régions en France.
L’injection est autorisée et peut avoir une efficacité de 90%. La consommation de gaz est également saisonnière, mais en général, l’injection est possible sur les réseaux toute l’année, sauf dans certains cas, quelques jours ou quelques semaines en été, où la consommation est inférieure et donc le réseau saturé. Par injection, la production de biométhane en été trouve un exutoire qui ne se retrouve pas toujours à la cogénération thermique.
De nombreux projets sont en France en injection. Par exemple, Fontainebleau, accompagné de l’École Supérieure des Mines, entame une digestion anaérobie de 30 000 tonnes de fumier de cheval par an sous le nom de projet: EQUIMETH.
Dans le monde entier, l’utilisation de biogaz au niveau national est répandue, en particulier en Asie.
Au Mali, des projets pilotes ont été menés dans des zones isolées afin de déterminer comment le biogaz peut produire de l’énergie destinée à un usage domestique de manière durable. L’expérience a montré qu’avec la formation d’artisans locaux capables de soutenir la production du matériel nécessaire (gazomètre, digesteur) et la formation des familles à la maintenance du matériel, le biogaz peut constituer une alternative viable à l’utilisation du bois de feu pour la cuisson des repas et améliorer les conditions de vie. par d’autres apports d’énergie (en particulier la réfrigération). La pression sur les ressources en bois a diminué et le produit de compost a été utilisé pour fertiliser les sols. Un soutien financier reste nécessaire pour la mise en œuvre du système (équipement, installation, formation).
Arti, une organisation non gouvernementale indienne, développe pour les tropiques un digesteur simple de 0,5 m3 (surélevé) qui utilise des déchets de cuisine (riches en amidon et en sucres) pour produire du biogaz. 1 kg de déchets produit 400 litres de biogaz en 6 à 8 heures, ce qui suffit pour environ 15 à 20 minutes de cuisson.
Production
Le biogaz est une énergie renouvelable qui peut être utilisée pour le chauffage, l’électricité et de nombreuses autres opérations utilisant un moteur à combustion interne à mouvement alternatif, tel que les moteurs à gaz GE Jenbacher ou Caterpillar. Pour fournir à ces moteurs à combustion interne des biogaz ayant une pression de gaz suffisante pour optimiser la combustion, des ventilateurs centrifuges ATEX construits conformément à la directive européenne 2014/34 / UE (anciennement 94/9 / EG) sont obligatoires dans l’Union européenne. Ces ventilateurs centrifuges, tels que Combimac, Meidinger AG ou Witt & Sohn AG, conviennent aux zones 1 et 2.
D’autres moteurs à combustion interne, tels que les turbines à gaz, conviennent à la conversion du biogaz en électricité et en chaleur. Le digestat est la matière inorganique restante qui n’a pas été transformée en biogaz. Il peut être utilisé comme engrais agricole.
Le biogaz est produit non plus;
sous forme de gaz d’enfouissement, résultant de la décomposition de déchets biodégradables dans une décharge à la suite de réactions chimiques et de microbes, ou
gaz digéré produit dans un digesteur anaérobie.
Des projets tels que NANOCLEAN développent aujourd’hui de nouvelles méthodes pour produire du biogaz plus efficacement, en utilisant des nanoparticules d’oxyde de fer dans les processus de traitement des déchets organiques. Ce processus peut tripler la production de biogaz.
Processus de biosynthèse
Il existe trois gammes de production de biogaz, en fonction de la température.
15-25 ° C: psychrophile
25-45 ° C: mésophile
45-65 ° C: thermophile
Ce sont les digesteurs mésophiles les plus utilisés (environ 38 ° C) dans les zones tempérées.
La récupération du biogaz dans les décharges est d’autant plus intéressante que le méthane rejeté dans l’atmosphère est un gaz à effet de serre beaucoup plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) produit lors de sa combustion.
Sources de biogaz
Le biogaz issu de la digestion anaérobie ou de la digestion des déchets anaérobies fermentescibles. Les sources de biogaz les plus courantes proviennent des stocks volontaires ou involontaires de matière organique:
Des cultures;
Décharges: leur teneur en biogaz est supérieure ou inférieure en fonction de l’étanchéité du mode de fonctionnement. La collecte sélective des déchets putrescibles permet une méthanisation plus rapide que le rejet en utilisant des bioréacteurs spécifiques (digesteurs).
Boues des stations d’épuration: la digestion anaérobie élimine les composés organiques et permet à la station d’être plus ou moins autonome en énergie;
Effluents d’élevage: la réglementation rend obligatoire le matériel de stockage des effluents (fumier, fumier) pour une capacité de plus de 6 mois. Ce temps de stockage peut être utilisé pour la méthanisation des effluents. Ce sont des déjections animales mais également d’autres déchets agricoles: résidus de récolte et ensilage, effluents de laiteries, retraits de marchés, gazon, etc.
Les effluents des industries agro-alimentaires peuvent également être méthanisés. L’objectif est principalement d’éviter le rejet de matières organiques trop riches et peut s’accompagner d’une récupération d’énergie;
Le fond des lacs et des marais: le biogaz est produit naturellement par les sédiments organiques qui s’y accumulent. L’utilisation du biogaz du lac Kivu a été initiée il y a plus de 40 ans et se développe maintenant à grande échelle.
Etapes de la production de biogaz
Le processus de production de biogaz par digestion anaérobie de matières organiques est divisé en quatre étapes. Cela a été démontré par des études biochimiques et microbiologiques menées à ce jour.
Stade I: hydrolyse
Pour démarrer le processus de décomposition anaérobie, il est nécessaire que les composés organiques puissent traverser la paroi cellulaire et ainsi tirer parti de la matière organique. Les microorganismes hydrolytiques produisent des enzymes extracellulaires capables de convertir la matière organique polymérique en composés organiques solubles. Cette étape est déterminante pour la vitesse globale du processus de production de biogaz et peut être affectée par des facteurs tels que: la température, le pH, la taille des particules, la composition biochimique du substrat, entre autres.
Étape II: acidogenèse
La transformation de molécules organiques solubles se produit dans des composés pouvant être exploités par des bactéries méthanogènes (acétique, formique et hydrogène), d’autres plus réduits comme (valériques, propioniques, lactiques et autres) et certains composés non utilisables par ces bactéries (éthanol). , acides gras et aromatiques). Ils éliminent également toute trace d’oxygène présent dans le biodigesteur.
Stade III: Acétogenèse
Ils exploitent des composés qui ne peuvent pas être métabolisés par des bactéries méthanogènes (éthanol, acides gras et aromatiques) et les transforment en composés plus simples tels que l’acétate et l’hydrogène. Des micro-organismes acétogènes très spéciaux, appelés homoacétogènes, sont capables de produire uniquement de l’acétate et peuvent être utilisés pour maintenir de faibles pressions partielles d’hydrogène car ils ne le produisent pas.
Étape IV: méthanogenèse
Les bactéries méthanogènes agissent sur les produits des étapes précédentes et achèvent le processus de décomposition anaérobie par la production de méthane. Il a été démontré que 70% du méthane produit dans le biodigesteur est le résultat de la décarbolisation de l’acide acétique, car seuls deux genres de bactéries méthanogènes peuvent utiliser l’acétate.
Installations de biogaz
Une installation de production de biogaz est le nom souvent donné à un digesteur anaérobie qui traite des déchets agricoles ou des cultures énergétiques. Il peut être produit à l’aide de digesteurs anaérobies (réservoirs hermétiques de différentes configurations). Ces plantes peuvent être alimentées avec des cultures énergétiques telles que l’ensilage de maïs ou des déchets biodégradables, notamment des boues d’épuration et des déchets alimentaires. Au cours du processus, les micro-organismes transforment les déchets de la biomasse en biogaz (principalement du méthane et du dioxyde de carbone) et du digestat.
Processus clés
Il existe deux processus clés: la digestion mésophile et la digestion thermophile qui dépend de la température. Dans le cadre de travaux expérimentaux menés à l’University of Alaska Fairbanks, un digesteur de 1 000 litres à l’aide de psychrophiles récoltés dans de la boue d’un lac gelé en Alaska a produit 200 à 300 litres de méthane par jour, soit environ 20 à 30% climats plus chauds.
Les dangers
La pollution atmosphérique produite par le biogaz est similaire à celle du gaz naturel. La teneur en sulfure d’hydrogène toxique présente des risques supplémentaires et est à l’origine d’accidents graves. Les fuites de méthane non brûlé constituent un risque supplémentaire, car le méthane est un puissant gaz à effet de serre.
Le biogaz peut être explosif lorsqu’il est mélangé dans une proportion de biogaz pour 8 à 20 parties d’air. Des précautions de sécurité spéciales doivent être prises pour entrer dans un digesteur de biogaz vide pour des travaux de maintenance. Il est important qu’un système de biogaz ne subisse jamais de pression négative, car cela pourrait provoquer une explosion. Une pression de gaz négative peut se produire si trop de gaz est enlevé ou fuit. En raison de cela, le biogaz ne doit pas être utilisé à des pressions inférieures à un pouce de colonne d’eau, mesurées par un manomètre.
Des vérifications fréquentes des odeurs doivent être effectuées sur un système à biogaz. Si le biogaz sent partout, les fenêtres et les portes doivent être ouvertes immédiatement. S’il y a un incendie, le gaz doit être fermé à la vanne du système de biogaz.
Gaz d’enfouissement
Le gaz de décharge est produit par les déchets organiques humides se décomposant dans des conditions anaérobies dans un biogaz.
Les déchets sont recouverts et compressés mécaniquement par le poids du matériau déposé ci-dessus. Ce matériau empêche l’exposition à l’oxygène, permettant ainsi aux microbes anaérobies de se développer. Le biogaz s’accumule et est lentement rejeté dans l’atmosphère si le site n’a pas été conçu pour capturer le gaz. Les gaz d’enfouissement libérés de manière incontrôlée peuvent être dangereux car ils peuvent devenir explosifs lorsqu’ils s’échappent de la décharge et se mélangent à de l’oxygène. La limite inférieure d’explosivité est de 5% de méthane et la supérieure de 15% de méthane.
Le méthane contenu dans le biogaz est un gaz à effet de serre 28 fois plus puissant que le dioxyde de carbone. Par conséquent, les gaz de décharge non confinés, qui s’échappent dans l’atmosphère, peuvent contribuer de manière significative aux effets du réchauffement planétaire. De plus, les composés organiques volatils (COV) présents dans les gaz d’enfouissement contribuent à la formation de smog photochimique.
Technique
La demande biochimique en oxygène (DBO) est une mesure de la quantité d’oxygène requise par les micro-organismes aérobies pour décomposer la matière organique dans un échantillon de matériau utilisé dans le biodigesteur, ainsi que la DBO pour les rejets liquides permet de calculer la production quotidienne d’énergie d’un biodigesteur.
Un autre terme lié aux biodigesteurs est la saleté des effluents, qui indique la quantité de matière organique par unité de source de biogaz. Les unités typiques pour cette mesure sont en mg DBO / litre. À titre d’exemple, la saleté des effluents peut varier entre 800 et 1 200 mg DBO / litre au Panama.
On peut obtenir 0,45 m³ de biogaz à partir de 1 kg de biodéchets de cuisine déclassés. Le prix de la collecte des déchets biologiques des ménages est d’environ 70 € par tonne.
Composition
La composition du biogaz varie en fonction de la composition du substrat, ainsi que des conditions dans le réacteur anaérobie (température, pH et concentration du substrat). Les gaz d’enfouissement ont généralement des concentrations de méthane d’environ 50%. Les technologies avancées de traitement des déchets peuvent produire du biogaz contenant de 55% à 75% de méthane, ce qui peut être augmenté pour les réacteurs contenant des liquides libres à 80% à 90% de méthane en utilisant des techniques de purification de gaz in situ. Tel que produit, le biogaz contient de la vapeur d’eau. Le volume fractionnaire de vapeur d’eau est fonction de la température du biogaz; la correction du volume de gaz mesuré en fonction de la teneur en vapeur d’eau et de la dilatation thermique est facilement effectuée au moyen de simples calculs mathématiques qui donnent le volume normalisé de biogaz sec.
Dans certains cas, le biogaz contient des siloxanes. Ils sont formés à partir de la décomposition anaérobie des matériaux couramment présents dans les savons et les détergents. Lors de la combustion de biogaz contenant des siloxanes, du silicium est libéré et peut se combiner avec l’oxygène libre ou d’autres éléments présents dans les gaz de combustion. Les dépôts formés contiennent principalement de la silice (SiO2) ou des silicates (SixOy) et peuvent contenir du calcium, du soufre, du zinc et du phosphore. Ces dépôts de minéraux blancs s’accumulent sur une épaisseur de surface de plusieurs millimètres et doivent être éliminés par des moyens chimiques ou mécaniques.
Des technologies pratiques et économiques pour éliminer les siloxanes et autres contaminants du biogaz sont disponibles.
Pour 1 000 kg (poids humide) entrant dans un biodigesteur typique, le total des solides peut représenter 30% du poids humide, tandis que les solides volatils en suspension peuvent représenter 90% du total des solides. Les protéines représenteraient 20% des solides volatils, les hydrates de carbone, 70% des solides volatils et enfin les graisses, 10% des solides volatils.
Les avantages
En tant que biocarburant, il présente de nombreux avantages:
réduction des émissions de gaz à effet de serre, comme indiqué ci-dessus;
réduction significative des émissions de particules fines par rapport au diesel et à l’essence;
réduction de certains microbes dans les effluents agricoles (coliformes en particulier);
se substituer à d’autres énergies exogènes (fossile et nucléaire), source de revenus pour l’opérateur qui économise sur ses dépenses en énergie et / ou, de plus en plus, vend son énergie;
diminution de la charge en carbone des déchets végétaux. Une fois digérés, les déchets sont moins nocifs pour l’environnement. le risque de pollution biologique ou organique est également fortement réduit et la fermentation diminue le pourcentage de matière sèche, afin de réduire le volume à transporter et à épandre;
le fumier est traité gratuitement par ou pour les agriculteurs qui le récupèrent en fin de cycle, après avoir produit du méthane, de meilleure qualité car il ne « brûle » pas les plantes, il est débarrassé de nombreux pathogènes et de toutes les graines de « Mauvaises herbes » « qu’il pourrait contenir.
Il peut également être injecté dans le réseau de gaz naturel après purification. C’est la solution qui offre le meilleur rendement énergétique si le réseau est suffisamment proche du point de production. Cette solution est désormais supportée par les opérateurs de réseau, qui envisagent même de produire 100% de gaz vert en 2050. En France, l’Afsset a conclu en 2009 que l’injection de biogaz purifié dans le réseau ne posait pas de problème de santé particulier.
Avantages du biogaz dérivé du fumier
Des niveaux élevés de méthane sont produits lorsque le fumier est stocké dans des conditions anaérobies. Pendant le stockage et lorsque le fumier a été épandu sur les terres, l’oxyde nitreux est également produit en tant que sous-produit du processus de dénitrification. L’oxyde nitreux (N2O) est 320 fois plus agressif que le dioxyde de carbone et le méthane 25 fois plus agressif que le dioxyde de carbone.
En convertissant le fumier de vache en biogaz méthane par digestion anaérobie, des millions de bovins aux États-Unis seraient en mesure de produire 100 milliards de kilowattheures d’électricité, assez pour alimenter des millions de foyers à travers les États-Unis. En fait, une vache peut produire suffisamment de fumier en une journée pour générer 3 kiloWattheures d’électricité; Il ne faut que 2,4 kilowattheures d’électricité pour alimenter une seule ampoule de 100 watts pendant une journée. En outre, en convertissant le fumier de bétail en biogaz méthane au lieu de le laisser se décomposer, les gaz à effet de serre pourraient être réduits de 99 millions de tonnes métriques, soit 4%.
Applications
Le biogaz peut être utilisé pour la production d’électricité dans les stations d’épuration, dans un moteur à gaz de cogénération, où la chaleur dégagée par le moteur est utilisée pour chauffer le digesteur; cuisine; réchauffement de l’espace; chauffage à l’eau; et procédé de chauffage. Si elle est comprimée, elle peut remplacer le gaz naturel comprimé utilisé dans les véhicules, alimenter un moteur à combustion interne ou des piles à combustible. Elle évacue beaucoup plus efficacement le dioxyde de carbone que l’utilisation normale dans les centrales de cogénération sur site.
Outre sa propre utilisation en agriculture, le biogaz peut également contribuer à un bouquet énergétique issu d’énergies renouvelables. En effet, d’une part, il est capable de générer une charge de base, ce qui signifie que le biogaz est disponible en permanence, contrairement à d’autres sources d’énergie renouvelables telles que le vent ou le soleil. D’autre part, la biomasse et le biogaz peuvent être stockés, ce qui peut contribuer à un pic d’approvisionnement énergétique. Par conséquent, cette source de bioénergie est appropriée pour compenser les fluctuations à court terme de l’approvisionnement en électricité des énergies éolienne et solaire. Jusqu’à présent, la plupart des installations de production de biogaz fonctionnent de manière continue, pratiquement comme une centrale de charge de base. Pour utiliser l’énergie contenue, les options suivantes sont disponibles: Chaleur et électricité combinées sur site: le biogaz est utilisé dans une centrale de production combinée de chaleur et d’électricité pour produire de l’électricité et de la chaleur; L’électricité est entièrement injectée dans le réseau. Environ 60% de la chaleur perdue peut être utilisée sur le site. Le biogaz peut aussi être introduit dans le réseau d’alimentation après un traitement approprié.
Unités de cogénération
En Allemagne, la combustion de biogaz dans les centrales de cogénération est le moyen le plus courant de produire de l’électricité en plus de la chaleur destinée au réseau électrique.
La majeure partie des revenus tirés du biogaz étant générée par la vente d’électricité, le consommateur de chauffage dispose d’une unité de production combinée de chaleur et d’électricité qui produit de l’électricité comme produit principal pour l’alimentation du réseau et alimente idéalement la chaleur dans un réseau de chauffage local ou urbain. Le village bioénergétique de Jühnde est un exemple de réseau de chauffage urbain. Jusqu’à présent, cependant, seule une petite partie de la chaleur est utilisée dans la plupart des installations de biogaz agricoles en raison du manque de demande de chaleur sur le site, par exemple pour chauffer les fermenteurs et les bâtiments résidentiels et commerciaux.
Réseau de biogaz
Une alternative est le transport de biogaz sur des lignes de biogaz via des micro-réseaux de gaz. La production d’électricité et de chaleur peut donc s’effectuer avec des consommateurs de chaleur.
Autres types d’utilisation
Le biogaz peut être utilisé comme carburant presque neutre en CO2 dans les moteurs automobiles. Puisqu’une préparation à la qualité du gaz naturel est nécessaire, le composant CO2 doit être éliminé autant que possible. Il peut être utilisé commercialement après la séparation, par exemple dans l’industrie des boissons. Le biométhane ou biogaz naturel doit être comprimé entre 200 et 300 bars pour pouvoir être utilisé dans des véhicules convertis.
Les camions appartenant à Walter Schmid AG et à la société associée Kompogas utilisent du biogaz en Suisse depuis 1995. Le premier camion a atteint son millionième kilomètre à l’été 2010. Depuis 2001, il conduisait également Migros Zurich avec Kompogas et, depuis 2002, McDonald’s Suisse.
Jusqu’à présent, le biogaz est rarement utilisé de cette manière. En 2006, la première station de biogaz allemande a été ouverte à Jameln (Wendland).
En raison des rendements électriques élevés, l’utilisation de biogaz dans les piles à combustible pourrait être intéressante à l’avenir. Le prix élevé des piles à combustible, l’épuration en profondeur du gaz et les tests pratiques jusqu’ici d’une durée de vie encore courte empêchent jusqu’à présent une application plus large de cette technologie.
Valorisation du biogaz
Le biogaz brut issu de la digestion contient environ 60% de méthane et 29% de CO2 et contient des oligo-éléments de H2S: inadéquat pour une utilisation dans les machines. La nature corrosive de H2S suffit à elle seule à détruire les mécanismes.
Le méthane contenu dans le biogaz peut être concentré via une usine de traitement de biogaz selon les mêmes normes que le gaz naturel fossile, qui doit lui-même passer par un processus de nettoyage et devenir du biométhane. Si le réseau de gaz local le permet, le producteur de biogaz peut utiliser ses réseaux de distribution. Le gaz doit être très propre pour atteindre la qualité du pipeline et doit être de composition correcte pour être accepté par le réseau de distribution. Le dioxyde de carbone, l’eau, le sulfure d’hydrogène et les particules doivent être éliminés s’ils sont présents.
Il existe quatre méthodes principales de valorisation: le lavage à l’eau, l’absorption de pression, l’absorption de sélexol et le traitement au gaz d’amine. De plus, l’utilisation de la technologie de séparation par membrane pour la valorisation du biogaz est en augmentation et plusieurs usines sont déjà en activité en Europe et aux États-Unis.
La méthode la plus répandue est le lavage à l’eau, où le gaz à haute pression s’écoule dans une colonne où le dioxyde de carbone et d’autres oligo-éléments sont épurés par une cascade d’eau à contre-courant du gaz. Cet arrangement pourrait fournir 98% de méthane, les fabricants garantissant une perte maximale de 2% de méthane dans le système. Un système de valorisation du biogaz nécessite environ 3 à 6% de la production totale d’énergie du gaz.
Injection dans le réseau de gaz biogaz
L’injection dans le réseau de gaz consiste à injecter du biogaz dans le réseau de méthane (réseau de gaz naturel). Jusqu’à la percée des systèmes de production combinée de chaleur et d’électricité, les deux tiers de toute l’énergie produite par les centrales au biogaz étaient perdus (en chaleur). En utilisant le réseau pour transporter le gaz aux clients, l’énergie peut être utilisée pour la production sur site, ce qui permet de réduire les pertes dans le transport d’énergie. Les pertes d’énergie typiques dans les systèmes de transport de gaz naturel varient de 1% à 2%; dans le transport d’électricité, ils vont de 5% à 8%.
Avant d’être injecté dans le réseau de distribution de gaz, le biogaz passe par un processus de nettoyage au cours duquel il passe à la qualité du gaz naturel. Au cours du processus de nettoyage, les traces de composants nocifs pour le réseau de gaz et les utilisateurs finaux sont supprimés.
Biogaz dans les transports
Si concentré et comprimé, il peut être utilisé dans le transport de véhicule. Le biogaz comprimé est de plus en plus utilisé en Suède, en Suisse et en Allemagne. Un train fonctionnant au biogaz, appelé Biogaståget Amanda (Le train biogaz Amanda), est en service en Suède depuis 2005. Le biogaz alimente les automobiles. En 1974, un documentaire britannique intitulé Sweet as a nut décrivait en détail le processus de production de biogaz à partir de lisier de porc et montrait comment il alimentait un moteur à combustion sur mesure. En 2007, environ 12 000 véhicules étaient alimentés au biogaz amélioré dans le monde, principalement en Europe.
Biogasmax: énergie perdue pour les transports urbains écologiques
Biogasmax est un projet européen du 6 e programme-cadre de recherche et développement pour le 6 e PC – 6 e programme-cadre (2000-2006) de la Commission européenne. Cela fait partie des initiatives européennes visant à réduire sa dépendance aux combustibles fossiles. Sur la base des expériences existantes en Europe, il promeut des techniques et des réalisations démontrant la valeur de l’utilisation du biogaz comme carburant pour les transports terrestres, sur la base des gisements disponibles dans les zones urbaines en Europe.
Ce projet de quatre ans démontrera la fiabilité technique et les avantages environnementaux, sociaux et financiers. Sur la base de démonstrations à grande échelle, le projet optimisera les processus industriels existants et en recherchera de nouveaux. En plus de sa valeur technique, Biogasmax a une fonction de surveillance visant à réduire les obstacles à l’entrée sur le marché, qu’il soit technique, opérationnel, institutionnel ou réglementaire. Les connaissances acquises seront diffusées dans l’ensemble de l’Union européenne, en particulier dans les nouveaux États membres.
En fait, ce projet ne part pas d’une situation vierge; ses membres participent à des projets novateurs dans ce domaine, certains depuis longtemps. C’est donc un projet européen de preuve et non d’intention.
Biogasmax inclut des villes telles que Lille en France, Stockholm et Göteborg en Suède, Rome en Italie, Berne en Suisse, Torun et Zielona Gora en Pologne. Le projet est entouré de compétences avancées en Allemagne (ISET à Kassel pour les aspects de purification et de concentration du biogaz, l’Université de Stuttgart pour l’analyse du cycle de vie du biométhane-carburant), le transfert de compétences, ainsi qu’un ensemble de partenaires publics et privés. dans les pays concernés: principalement des opérateurs de gestion des déchets et de l’énergie.
La plupart des expériences les plus réussies impliquant actuellement l’utilisation de biogaz comme carburant sont représentées dans Biogasmax, fournissant un cadre extrêmement prolifique pour la communication et l’action.
Biogasmax représente une perspective des expériences: chaque ville a défini sa propre stratégie et ses objectifs, comme indiqué sur le site web du projet. Les échanges entre les partenaires sont intenses, ce qui donne lieu à un certain nombre de résultats et de rapports techniques disponibles sur le Web. Cette visibilité des résultats s’accompagne également de documents stratégiques sur l’évolution du biométhane (biogaz adapté à la carburation des moteurs), sa participation à la prise en compte du changement climatique et son assistance à sa prise en compte dans les métropoles urbaines. Ces échanges, fructueux de l’intérieur, s’est ainsi étendu à l’ensemble de la communauté concernée, au fur et à mesure de l’avancement du projet et également par le biais d’opérations de diffusion ponctuelles.
Avec l’acquisition des meilleures pratiques, les partenaires de Biogasmax sont en mesure de fédérer les meilleurs participants et de favoriser la réflexion et les actions concernant cette approche.
À la suite de Biogasmax, le programme des régions européennes du biométhane encourage également cette énergie.
Mesurer dans des environnements de biogaz
Le biogaz fait partie de la catégorie des gaz humides et des gaz de condensation (ou air) qui comprend les brouillards ou les brouillards dans le flux de gaz. Le brouillard ou le brouillard est principalement de la vapeur d’eau qui se condense sur les côtés des tuyaux ou des cheminées tout au long du flux de gaz. Les environnements de biogaz comprennent les digesteurs d’eaux usées, les décharges et les activités d’alimentation animale (lagons à bétail couverts).
Les débitmètres à ultrasons sont l’un des rares appareils capables de mesurer dans une atmosphère de biogaz. La plupart des débitmètres thermiques ne sont pas en mesure de fournir des données fiables car l’humidité provoque des lectures de débits élevés et constants, mais il existe des débitmètres massiques thermiques à insertion unique capables de surveiller avec précision les flux de biogaz avec une perte de charge minimale. Ils peuvent gérer les variations d’humidité qui se produisent dans le flux en raison des fluctuations de température quotidiennes et saisonnières, et prendre en compte l’humidité dans le flux pour produire une valeur de gaz sec.