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Biogaz et biométhane

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Le méthane est un des composant du biogaz produit par méthanisation de substances organiques (fraction fermentescible des ordures ménagères, gadoues ou boues de stations d'épuration, etc.). Le phénomène naturel se produit en l'absence d'oxygène dans les milieux naturels humides mais il a été imité industriellement. On continue à faire précéder par le préfixe « bio » pourquoi ? Veut-on faire de l'«écoblanchiment » et cacher l'industrie ? Comme on nous a caché la dangerosité et les nuisances d'une certaine usine montpéllièraine ?

Exemple de traitement des boues de stations d'épuration (STEP)

Le complexe de traitement des eaux usées de Marseille comprend une STEP construite sous le vélodrome DELORT (quartier Sainte-Marguerite--Dromel, près de l'Huveaune) et une usine de traitement des boues située à 6 km dans la carrière de la Cayolle (au-dessus de la calanque de Sormiou, dans le Parc Nationale des Calanques). Les deux installations sont reliées par 2 canalisations de 15 cm placées dans « un émissaire ».

L'usine de la Cayolle est maintenant en production de biométhane (après un an de travaux et 9,2 M€ d'investissament). L'article que nous avons consulté dit que « Ce biogaz sera réinjecté dans le dans le réseau public de gaz naturel. Il permettra d’alimenter en énergie verte l’équivalent de 2 500 foyers. Des bus au gaz naturel seront également propulsés grâce à la nouvelle centrale. »

Pourquoi cette expression au futur à la date du 2 avril 2019 ? L'article précise que « Le biométhane est une énergie entièrement renouvelable issue de la “méthanisation” des boues d’épuration ou des déchets organiques (ordures ménagères, déchets agricoles et industriels, déchets agroalimentaire) un processus naturel de dégradation de matières organiques dans un environnement privé d’oxygène. Il s’agit d’une version épurée du biogaz, débarrassé de toutes ses impuretés. » On retrouve là encore le mot « naturel » pour désigner le processus industriel. Passons !

Mais nous avons levé un sourcil interrogateur en ce qui concerne les « bus au gaz naturel ». SUEZ à Montpellier et SUEZ à Marseille ont le même souci avec les impuretés du biogaz face aux moteurs chargés de carburer au biométhane et aux services de GRDF (réseau public) quant à l'épuration du biogaz.

Le cas des bus de Montpellier-Métropole

Revenons chez nous. Nous sommes à Montpellier-la-Surdouée. Le 3 avril 2006, à l'issue d'une enquête d'utilité publique (EUP), trois personnages réputés sérieux reproduisaient les propos du Directeur des Transports de l'agglomération de Montpellier « Il espère pouvoir utiliser le biogaz issu de l’usine pour alimenter ses bus en carburant ».  Nous sommes en 2019, soit 13 ans après. L'usine a été baptisée Amétyst,  les bus de Montpellier roulent au gaz naturel mais pas que nous sachions au « biométhane ». Si ce dernier aurait été produit par notre belle et très chère usine « Amétyst », il y aurait eu un cocorico tonitruant, ça se saurait que diable ! Nos commissaires enquêteurs ont cru bien faire pour la cause de leur usine en prenant en compte les souhaits

Rendre le biogaz acceptable en biométhane

En paroles, c'est déjà fait. En actes, l'ennemi s'appelle sulfure d'hydrogène (H2S, gaz carbonique (CO2) et composés organiques de silice (COVSi). La combustion de H2S et de COVSi est hautement préjudiciable aux installations thermique. H2S brûle et donnant des gaz corrosifs et toxiques, COVSi donnent de la poussière de silice (de l'émeri, du sable, ...). Les moteurs de bus ne sont pas faits pour ce carburant pas plus que les moteurs de co-génération ni le turbines, etc. L'épuration a un coût économique non négligeable.

Aprés Montpellier, Lille a reculé sur le biométhane dans les bus. Pourquoi ?

La composition du(des) biogaz (selon Moletta, 2009) : 

  • CH4 (méthane)  .................  : 30-78%
  • CO2 (oxyde de carbone) .... : 50-50 %
  • H2S (sulfure d'hydrogène) . : 0 à 3000 ppm
  • H2 (hydrogène)  ................. : 0-5 %
  • Composés soufrés totaux . : < 100 ppm
  • Composés halogénés  tot... : < 300 ppm
  • Hydrocarbures (autres) ..... : 0-3 %
  • Azote ammoniacal ............ : < 20 ppm
  • N2 (azote libre) ................. : 0-3%
  • O2 (oxygène) .................... : 3-5 %
  • Eau (vapeur) ..................... : 4% à 30 °C

Selon le mode de production du biogaz, ces proportions varient. En usine, dans des conditions contrôlées, tout l'art de l'exploitant va consister à produire le plus de méthane et d'hydrogène. Voyons les principaux indésirables.

Les Composés Organiques Volatils Siliciés (COVSi)

Les Composés Organiques Volatils Siliciés ne représentent pas, à priori, un risque polluant direct pour l'environnement. mais ... René MOLETTA, Directeur de Recherches INRA disait (La méthanisation, Lavoisier, ouvrage publié en 2008), nous citons (p. 469-470) « [...] mais leur présence [les COVSi] dans le biogaz est à l'origine de dépôts solides de composés minéraux siliciés (dont silice et silicates) dans les chambres de combustion des moteurs thermiques lors de sa valorisation énergétique, mais également dans certaines zones des turbines et des brûleurs. Ces accumulations sont pénalisantes pour le bon fonctionnement des systèmes de conversion du biogaz en énergie. Elles posent en effet d'importants problèmes de maintenance qui conduisent à des arrêts de production. La répétition de ces dysfonctionnements techniques affecte le taux d'utilisation des installations et sont à l'origine de la diminution de la rentabilité financière des sites de valorisation du biogaz.».

René Moletta fait aussi remarquer que (pp. 471-472) « La concentration des COVSi dans le biogaz ne cesse d'augmenter ces dernières années. Cette augmentation est directeemnt liée à la très forte augmentation du nombre de produits siliconés consommés par les ménages et les entreprises, comme évoqué précédemment. ». Cet argument va en faveur de la soumission des seuls biodéchets triés à la source, recueillis hors de tout contact et de toute fermentation hors de contact avec les autres déchets, notamment des produits siliconés. Les dépôts solides observés dans les chambres de combustion des moteurs thermiques et les parties mobiles (pistons, soupapes, bougies, etc.) présentent des caractéristiques de produits vitreux (verre). Ils sont hautement abrasifs et sont véhiculés par les huiles de lubrification. On comprend aisément l'inquiétude des exploitants de parcs d'autobus ! A Montpellier, le Directeur de la TAM, en 2005-2006, était-il un beau menteur ou un comparse consentant dans une EUP, sachant que ses désirs n'iraient pas plus loin.

La cryogénisation, l'adsorption et l'absorption sont les techniques les plus usuelles.

A Montpellier, nous sommes impatients de connaître la suite et de savoir si nos bus aussi rouleront au biogaz.

L'élimination de l'oxyde de carbone (CO2).

L'expert René Moletta indique que la réduction de la teneur en oxyde de carbone se fait par des cycles de compression-décompression (PSA) avec adsorption dans des cuves de « taille relativement petite». On arrive à des concentrations en méthane de 90%. Comme nous l'avons souligné ci-avant, tout celà a un coût.

Réduction de la teneur en sulfure d'hydrogène (H2S).

Cette réduction est indispensable car la combustion de ce gaz produit une certaine pollution. La société Valorga utilise des tours de désulfuration. Novergie utilise des mâchefers d'incinération (MIOM).

Enfin, il faut aussi réduire les teneurs en oxygène et la vapeur d'eau pour rendre enfin le biogaz acceptable en biométhane et l'injecter dans les moteurs ou les réseaux publics de distribution de gaz domestique et industriel.

Bilan et conclusion

La problématique émergente de la valorisation du biogaz est là. Les installations industrielles ne produisent pas toutes la même qualité de gaz en matière de teneur de composants indésirables. Il existe des verrous technologiques à impact économique qui freinent les filières de valorisation. Les COVSi voient leur teneur augmenter en corrélation avec l'emploi de plus en plus intense de produits ménagers et autres à base de silicones. L'impact est notable (R. Moletta, 2006, pp. 479-480) dans le traitement de déchets ménagers dits résiduels soumis au Tri-mécaniqe combiné Méthanisation et à celui des boues de stations d'épuration (STEP). Les retours d'expériences industrielles insuffisants expliqueraient-ils que les exploitants de l'usine de la Cayolle s'exprimeraient au futur (un futur conditionnel en 2019) ? En attendant, ce sont les contribuables qui paient les expériences en vesant les Taxes d'enlèvement des Ordures ménagères ou les Taxes d'Assainissement des Eaux usées ! Des milliers de litres plus ou moins bien épurés vont se perdre en Maditerrannée.

Raymond GIMILIO
Président de l'ODAM
Docteur en sciences biologiques
Certifié en chimie systématique

Bibliographie

René Moletta (2006), coord.. La méthanisation.- Lavoisier ed., Paris 2006, ouvrage collectif, 532 p., biblio., illustr.

René Moletta (2009, corrd.. Le traitement des déchets.- Lavoisier ed., Paris 2009, ouvrage collectif, 685 p., biblio., illustr.

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Date de création : 13/04/2019 ! 16:16
Dernière modification : 13/04/2019 ! 21:20
Catégorie : - Méthanisation
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