Solutions innovantes pour une production efficiente de biométhane

Source : actu-environnement.com

Si la voie encore la plus courante pour valoriser le biogaz reste la cogénération, tout un panel de solutions innovantes est désormais disponible pour produire à partir du biométhane utilisable en carburant et en réinjection réseau. Tour d’horizon.

Energie  |    |  Cécile Clicquot de Mentque

Avec un potentiel estimé à 210 TWh, le bio-méthane issu des déchets est un marché très prometteur pour la transition énergétique. Pas étonnant donc qu’il suscite nombre d’initiatives techniques visant à optimiser sa production, tant sur les sites de méthanisation que sur les sites de stockage de déchets. Et dans ce domaine, la France recèle quelques pépites à suivre, chacun de ces acteurs parvenant souvent à trouver une spécificité propre sur ce marché.

De nouveaux adsorbants pour les contaminants

Dernier en date à mettre en exergue une nouvelle brique technologique dans l’épuration du biogaz, Deltalys, qui a présenté il y a quelques mois, sa solution EcoLys. La société met en œuvre un nouveau type d’adsorbants, formulés et produits par Deltalys à partir de déchets et coproduits végétaux. C’est une alternative aux charbons actifs couramment employés pour capter les principaux contaminants du biogaz, et notamment l’H2S.

On notera que cette solution ne vient pas en compétition frontale avec les offres qui se développent pour la purification du biogaz jusqu’à une qualité de biométhane, mais bien en complémentarité, puisqu’elle peut assurer la première étape d’une filière globale, que celle-ci vise la production de biométhane ou la cogénération.

Le lavage aux amines adapté au biogaz

Viennent ensuite des solutions de purification du biogaz, dont l’objectif est d’extraire le CO2 et l’oxygène pour atteindre le taux de pureté de biométhane nécessaire aux usages à valeur ajoutée que sont le gaz-carburant et, encore plus exigeante, l’injection dans le réseau de gaz naturel. Pour les grandes unités de méthanisation, la startup Arol Energy a notamment conçu une solution inspirée du monde du gaz naturel qui est débarrassé de son CO2 par un procédé de lavage aux amines. Arol Energy a donc avec AE-Amine adapté et optimisé cette approche pour le marché du biogaz, travaillant avec ses partenaires (IFPEN – Prosernat) sur la formulation du solvant et sa mise en œuvre pour parvenir à une séparation très sélective et énergétiquement optimisée. Point également intéressant à souligner, cette méthode d’extraction du CO2 permet aussi de disposer d’un gaz de grande pureté qui pourrait trouver une filière de valorisation en propre.

La filière reconnue des membranes

Pour de plus petites unités, Arol Energy a fait le choix d’une ligne de traitement mettant en œuvre des membranes de perméation gazeuse. Une conception qui a été pensée pour être très compacte (d’où son nom AE-Compact) avec là-aussi tout un travail d’ingénierie visant à optimiser les consommations d’énergie. La première référence de ce système a ainsi été obtenue l’an dernier pour le traitement d’un biogaz de méthanisation de boues des stations d’épuration.

Côté compacité, on pourra citer également le travail d’ingénierie réalisé par Prodeval, autre acteur reconnu dans le traitement du biogaz, qui commercialise depuis l’an dernier une microstation de production de BioGNV. S’appuyant sur son expertise de purification de biogaz, Valopur, qui met aussi en œuvre des membranes, Prodeval a conçu AgriGNV dont l’objectif est de permettre à des exploitants de méthaniseurs à la ferme de produire des petites quantités de gaz carburants pour des usages locaux.

La filière cryogénique

Une autre famille d’approches novatrices de purification du biogaz est celle de la cryogénie. Dans ce domaine, deux startups affichent une expertise reconnue et des premières références sur le marché : Cryopur et Waga Energy.

Cryopur met en œuvre un procédé totalement cryogénique mais avec un froid progressif. Après l’étape d’adsorption de l’H2S (sur charbon actif) commune à toute filière, le biogaz est refroidi en deux temps et jusqu’à -75°C pour une première étape de déshumidification et d’élimination des COV et siloxanes. Puis vient une étape de décarbonation à plus basse température, permettant d’extraire le CO2 sous forme liquide et pur. Enfin, le biométhane purifié est liquéfié. Cette filière, validée dans un premier temps sur la station d’épuration de Valenton et depuis installée sur un méthaniseur agricole en Irlande a montré sa faisabilité économique et industrielle, même à petite échelle. Elle met aussi en avant non seulement la valorisation du biométhane très pur mais également du CO2, lui-aussi liquéfié dont la qualité répond aux exigences de l’association européenne des gaz industriels.

Le procédé Cryopur n’a pour l’instant été opéré industriellement que sur des unités de méthanisation, mais il a également vocation à répondre aux enjeux du biogaz de décharge, dont la nature est un peu différente, notamment avec une plus large part d’azote et d’oxygène. Cryopur a d’ailleurs engagé des validations sur ce deuxième marché, qui est en revanche celui de référence de Waga Energy.

Cette startup iséroise fondée en 2015 par essaimage d’Air Liquide industrialise un procédé de distillation cryogénique opéré dans des conditions spécifiques qui permet de parfaitement maîtriser les difficultés liées à la forte présence d’azote et d’oxygène. Cette étape de distillation froide cible ainsi l’extraction de l’azote et de l’oxygène tandis que le CO2 est extrait en amont par une étape de filtration membranaire (membranes d’Air Liquide), le tout permettant donc d’obtenir un biométhane pur à 98 % répondant aux spécifications de l’injection réseau. Waga Energy, qui installe et exploite les unités elle-même sous forme de service, cible les sites de stockage ayant une production de biogaz d’au moins 500 Nm3/H pour produire quelques centaines de m3 de biométhane par heure. On constate ainsi que sur le marché, toute une série d’offres est aujourd’hui disponibles pour répondre à divers cas de figures, de stratégies de valorisation et d’équilibres économiques, chacun de ces acteurs ayant tous désormais des références opérationnelles solides pour rassurer le marché.

 

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