Plateforme technologique ACTIPOLISH®

BIOGAZ — APPLICATIONS INDUSTRIELLES

Méthanisation, stations d'épuration, biodéchets, agroalimentaire et biométhane

DOSSIER TECHNIQUE — PAGE 03 / 05

1. Diversité des applications industrielles

La production de biogaz concerne de nombreuses activités agricoles, urbaines et industrielles.

Bien que les mécanismes biologiques de formation du méthane soient similaires, les caractéristiques des gaz produits peuvent varier considérablement.

Les concentrations en hydrogène sulfuré, en mercaptans et en autres contaminants dépendent notamment de la composition des matières organiques introduites, des conditions biologiques et du fonctionnement des installations.

Secteur	Origine du biogaz	Principaux enjeux
Méthanisation agricole	Effluents d'élevage, résidus et coproduits agricoles.	H2S, variations des intrants, valorisation énergétique.
Stations d'épuration	Digestion des boues.	H2S, mercaptans, siloxanes éventuels.
Biodéchets	Déchets alimentaires et matières organiques collectées.	Variabilité des compositions et charges polluantes.
Agroalimentaire	Effluents organiques et coproduits industriels.	Protection des équipements, continuité d'exploitation.
Industries chimiques	Effluents organiques compatibles avec la méthanisation.	Contaminants spécifiques à caractériser.
Gaz de décharge	Dégradation des déchets enfouis.	Composition variable, COV et composés soufrés.
Production de biométhane	Biogaz destiné à l'épuration et à l'injection.	Prétraitement et conformité du gaz final.

2. Méthanisation agricole

Les unités de méthanisation agricole valorisent les effluents d'élevage, les résidus végétaux et différents coproduits organiques.

Le biogaz obtenu contient principalement du méthane et du dioxyde de carbone, accompagnés de concentrations variables en hydrogène sulfuré.

2.1 Origine des composés soufrés

Les matières organiques introduites peuvent contenir des protéines et d'autres constituants soufrés. Leur transformation biologique favorise la formation d'H2S.

La concentration de ce polluant peut évoluer en fonction des matières alimentant le digesteur et des conditions de fonctionnement.

2.2 Conséquences industrielles

La présence d'H2S impose une attention particulière lorsque le biogaz est utilisé dans des moteurs de cogénération, des chaudières ou des installations de production de biométhane.

La réduction des composés soufrés contribue à limiter les risques de corrosion et les contraintes de maintenance des équipements.

2.3 Application ACTIPOLISH®

Une colonne de lavage ACTIPOLISH® peut être étudiée pour assurer une désulfuration ciblée du biogaz agricole.

La sélection entre ACTIPOL® et BIOPOL® dépend notamment de la teneur en CO2, de la charge soufrée et des conditions opératoires.

3. Stations d'épuration des eaux usées

Les stations d'épuration urbaines et industrielles produisent des boues organiques susceptibles d'être valorisées par digestion anaérobie.

Le biogaz issu de cette digestion peut alimenter des chaudières, des équipements de cogénération ou des installations de production de biométhane.

3.1 Composés soufrés

L'hydrogène sulfuré et certains composés soufrés organiques peuvent être présents dans le biogaz des digesteurs de boues.

Leurs concentrations dépendent des caractéristiques des effluents, des traitements amont et des conditions de digestion.

3.2 Présence éventuelle de siloxanes

Les boues de stations d'épuration peuvent contenir des composés organosiliciés issus notamment de certains produits de consommation courante.

Ces substances peuvent se retrouver dans le biogaz sous forme de siloxanes volatils.

Leur combustion peut produire des dépôts minéraux dans les équipements énergétiques.

3.3 Possibilités ACTIPOLISH®

La technologie peut être étudiée pour la transformation chimique de l'H2S et des mercaptans.

Le captage physique éventuel d'une partie des siloxanes par lavage et entraînement dans la phase sodique constitue une perspective complémentaire.

Cette possibilité reste à vérifier expérimentalement, notamment par des mesures des concentrations à l'entrée et à la sortie de la colonne.

4. Méthanisation des biodéchets

La méthanisation des biodéchets permet de valoriser des matières organiques provenant notamment des collectivités, de la restauration, des commerces et des activités alimentaires.

Les caractéristiques du biogaz peuvent varier avec la nature des déchets introduits et leur composition.

4.1 Variabilité des charges polluantes

Les variations d'intrants peuvent entraîner des modifications de la production d'H2S et d'autres constituants gazeux.

Une installation de traitement doit donc être dimensionnée en tenant compte des concentrations habituelles mais également des pointes de pollution.

4.2 Intégration ACTIPOLISH®

Une installation de lavage avec recirculation de la solution peut être envisagée pour traiter les composés soufrés avant la valorisation du gaz.

L'étude doit notamment porter sur le débit de biogaz, la composition du gaz brut et les objectifs de qualité à atteindre.

5. Industries agroalimentaires

De nombreuses industries agroalimentaires produisent des effluents et des résidus organiques pouvant être valorisés par digestion anaérobie.

Les secteurs concernés comprennent notamment les industries laitières, les sucreries, les brasseries, les abattoirs et les industries de transformation des matières alimentaires.

Activité	Substrats possibles	Points de vigilance
Industries laitières	Lactosérum, effluents organiques.	Charge organique et stabilité biologique.
Brasseries	Effluents et résidus de production.	Variations de charge.
Abattoirs	Graisses et matières organiques.	Composés azotés et soufrés.
Sucreries	Résidus végétaux et effluents.	Variabilité saisonnière.
Transformation alimentaire	Déchets et effluents organiques.	Hétérogénéité des substrats.

Le traitement ACTIPOLISH® peut être étudié lorsque les analyses mettent en évidence une charge en composés soufrés nécessitant un abattement.

6. Industries chimiques et effluents organiques

Certaines activités industrielles produisent des effluents organiques susceptibles d'être traités par méthanisation, sous réserve de leur compatibilité avec les microorganismes de la digestion anaérobie.

Ces effluents peuvent présenter des caractéristiques spécifiques qui nécessitent une analyse préalable.

La présence de solvants, de composés organiques particuliers ou d'inhibiteurs biologiques peut limiter ou empêcher la méthanisation.

Lorsque le biogaz contient de l'H2S ou des mercaptans, ACTIPOLISH® peut être étudié comme traitement ciblé.

Les autres contaminants éventuels doivent être identifiés et faire l'objet d'une évaluation spécifique de leur comportement dans le procédé.

7. Gaz de décharge

Les installations de stockage de déchets non dangereux peuvent produire un gaz issu de la dégradation anaérobie des matières organiques enfouies.

Ce gaz contient généralement du méthane et du CO2, mais sa composition peut être influencée par les entrées d'air, la nature des déchets et l'évolution du massif.

Il peut également contenir des composés organiques volatils, des composés halogénés et des polluants soufrés.

Le traitement ACTIPOLISH® peut être envisagé pour les espèces soufrées ciblées, après caractérisation du gaz.

Il ne constitue pas à lui seul une solution universelle pour l'ensemble des contaminants des gaz de décharge.

8. Production de biométhane

Le biométhane est obtenu par purification du biogaz afin d'augmenter sa teneur en méthane et de respecter les spécifications de son utilisation finale.

La désulfuration constitue une étape importante de cette chaîne de traitement.

Opération	Fonction	Positionnement ACTIPOLISH®
Prétraitement	Retrait des condensats et particules.	Équipements complémentaires.
Désulfuration	Réduction de l'H2S et des mercaptans.	Application principale.
Traitement des siloxanes	Protection des équipements.	Captage éventuel à étudier.
Séparation du CO2	Enrichissement en méthane.	Procédé complémentaire nécessaire.
Déshydratation	Maîtrise du point de rosée.	Procédé complémentaire nécessaire.
Contrôle qualité	Vérification des spécifications.	Analyses du gaz final.

8.1 Protection des équipements d'épuration

La réduction des composés soufrés en amont de certains équipements peut contribuer à limiter les phénomènes de corrosion et les contraintes d'exploitation.

8.2 Intégration dans une installation existante

ACTIPOLISH® peut être étudié comme unité de désulfuration complémentaire ou alternative à certains traitements existants.

Le choix dépend des conditions techniques, des objectifs de purification et des coûts globaux de l'installation.

9. Applications en cogénération

La cogénération permet de produire simultanément de l'électricité et de la chaleur à partir du biogaz.

Les moteurs de cogénération sont sensibles à plusieurs impuretés, notamment l'H2S, l'humidité et certains siloxanes.

Une désulfuration adaptée peut contribuer à réduire les contraintes liées aux composés soufrés et à protéger les équipements.

Les spécifications de qualité doivent être définies en fonction des recommandations du constructeur du moteur.

10. Dimensionnement selon les débits

Les installations de méthanisation présentent des capacités de production très différentes.

Le dimensionnement d'un traitement doit être fondé sur le débit réel de biogaz et sur la charge massique des polluants à éliminer.

Débit indicatif	Type d'application possible	Étude nécessaire
300 Nm3/h	Unité agricole ou industrielle.	Charge soufrée, contact gaz-liquide.
500 Nm3/h	Installation de méthanisation.	Consommation de réactif et recirculation.
600 Nm3/h	Unité de production de biogaz.	Variations de concentration et autonomie.
1 000 Nm3/h	Installation industrielle ou collective.	Dimensionnement de colonne, pompage et instrumentation.

Ces débits constituent des exemples de dimensionnement et non des limites de capacité de la technologie.

10.1 Exemple de charge en H2S

Pour un débit de 600 Nm3/h et une concentration de 800 ppmv d'H2S, la charge polluante théorique est d'environ 0,730 kg/h aux conditions normales de référence 0 °C et 1 atm.

Sur 24 heures, la quantité d'H2S correspondante est d'environ 17,52 kg.

La consommation de réactif sera calculée à partir de cette charge et des rapports stœchiométriques retenus pour ACTIPOL® ou BIOPOL®.

11. Critères de sélection de la formulation

La sélection entre ACTIPOL® et BIOPOL® dépend de la composition du gaz et des objectifs industriels.

Critère	Conséquence pour l'étude
Concentration en H2S	Calcul de la consommation de réactif actif.
Mercaptans	Consommation complémentaire et contrôle analytique.
Teneur en CO2	Évaluation du comportement de la formulation alcaline ou carbonatée.
Température	Équilibres et transfert gaz-liquide.
Débit gazeux	Dimensionnement de la colonne.
Qualité recherchée	Définition des performances à atteindre.
Gestion des solutions	Organisation de la recirculation et du traitement aval.

12. Gestion des solutions de lavage

Dans une installation ACTIPOLISH®, la solution réactive est mise en circulation entre le réservoir et la colonne de contact.

Les polluants transférés dans la phase liquide sont transformés chimiquement et conduisent à la formation de produits réactionnels.

La gestion des jus modifiés doit être organisée selon les conditions d'exploitation et les caractéristiques de la phase liquide.

Après leur utilisation, les jus modifiés peuvent être orientés vers un traitement biologique en station d'épuration ou vers un traitement complémentaire approprié.

PTC Systems développe également le POA SYSTEM, procédé d'oxydation avancée original et breveté, qui peut être étudié comme traitement aval des effluents de lavage.

13. Synthèse des applications

La plateforme ACTIPOLISH® peut être étudiée dans plusieurs filières de production et de valorisation du biogaz.

Application	Objectif principal	Positionnement
Méthanisation agricole	Désulfuration du biogaz.	ACTIPOL® / BIOPOL®
Stations d'épuration	Traitement H2S et mercaptans.	ACTIPOL® / BIOPOL®
Biodéchets	Adaptation aux charges variables.	ACTIPOL® / BIOPOL®
Agroalimentaire	Protection des équipements.	ACTIPOL® / BIOPOL®
Industries chimiques	Traitement des composés soufrés identifiés.	Étude spécifique
Gaz de décharge	Traitement ciblé des composés soufrés.	Étude spécifique
Biométhane	Désulfuration avant épuration.	ACTIPOL® / BIOPOL®
Cogénération	Réduction des composés soufrés corrosifs.	ACTIPOL® / BIOPOL®

14. Perspectives industrielles

La diversité des installations de méthanisation et de valorisation du biogaz ouvre plusieurs perspectives pour la plateforme ACTIPOLISH®.

L'intérêt industriel repose sur la possibilité d'adapter le traitement chimique ciblé aux charges polluantes et aux contraintes spécifiques de chaque installation.

La complémentarité des formulations ACTIPOL® et BIOPOL® permet d'envisager des configurations de lavage adaptées à différentes compositions gazeuses.

Les performances industrielles, les consommations et les coûts de traitement doivent être établis sur la base des analyses du gaz et des conditions réelles d'exploitation.

Suite du dossier

La page 04 présentera l'analyse technico-économique des traitements ACTIPOL® et BIOPOL® appliqués au biogaz.

Elle détaillera les consommations théoriques de réactifs, les coûts matières, les bilans massiques et plusieurs exemples de dimensionnement industriel.

PTC Systems — ACTIPOLISH®

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