{"id":2878,"date":"2023-09-12T12:32:22","date_gmt":"2023-09-12T12:32:22","guid":{"rendered":"https:\/\/agriportance.com\/?p=2878"},"modified":"2023-09-13T14:00:14","modified_gmt":"2023-09-13T14:00:14","slug":"introduction-a-la-chaine-de-valeur-de-la-production-de-biomethane","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/agriportance.com\/fr\/blog\/einfuhrung-in-die-wertschopfungskette-der-biomethanproduktion\/","title":{"rendered":"Introduction \u00e0 la cha\u00eene de valeur de la production de biom\u00e9thane"},"content":{"rendered":"

Introduction \u00e0 la cha\u00eene de valeur de la production de biom\u00e9thane<\/h1>\n\n\n\n

Le biom\u00e9thane, une alternative \u00e0 l'e-mobilit\u00e9<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Et si l'on pouvait se rendre d'un point A \u00e0 un point B en toute d\u00e9contraction, sans nuire au climat ? La premi\u00e8re id\u00e9e est de se procurer une voiture \u00e9lectrique. Cependant, la fabrication des batteries n\u00e9cessite des terres rares comme le dysprosium ou le n\u00e9odyme. D'autres \u00e9l\u00e9ments comme le lithium ou le cobalt doivent \u00e9galement \u00eatre utilis\u00e9s pour la production des batteries. En r\u00e8gle g\u00e9n\u00e9rale, ces \u00e9l\u00e9ments sont peu disponibles et pr\u00e9sentent en outre des fournisseurs probl\u00e9matiques, comme la Chine pour les terres rares ou le Congo pour le cobalt. (Dicks, 2020)<\/a><\/p>\n\n\n\n

Et maintenant ?<\/p>\n\n\n\n

Existe-t-il une alternative qui soit \u00e0 la fois respectueuse de l'environnement et qui permette de gagner du temps en faisant le plein ?<\/p>\n\n\n\n

La r\u00e9ponse est clairement OUI ! Le carburant s'appelle le biom\u00e9thane. Cet article explique ce qu'est exactement le biom\u00e9thane, comment il est produit et quelles sont les \u00e9tapes n\u00e9cessaires pour arriver au produit final.<\/p>\n\n\n\n

Dicks, H. (9 d\u00e9cembre 2020). Le biom\u00e9thane - un carburant attractif pour le tournant de la mobilit\u00e9.<\/a><\/p>\n\n\n\n

Etape n\u00b01 : Culture\/production de biom\u00e9thane<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

Origine du biom\u00e9thane<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

La question qui se pose ici est la suivante : comment les engrais de ferme (lisier\/fumier) et les mati\u00e8res premi\u00e8res renouvelables (NaWaRo's) deviennent-ils des carburants \u00e9cologiques ?<\/p>\n\n\n\n

Tout d'abord, les r\u00e9sidus, les mati\u00e8res premi\u00e8res renouvelables, le lisier\/fumier et les d\u00e9chets des exploitations agricoles et des producteurs sont collect\u00e9s par des collecteurs, qui sont g\u00e9n\u00e9ralement des distributeurs ou des fournisseurs, puis transport\u00e9s vers l'installation de biogaz. Cette \u00e9tape est illustr\u00e9e dans la figure 1.<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n

Figure 1 : 1\u00e8re \u00e9tape de la cha\u00eene de cr\u00e9ation de valeur (agriportance GmbH, 2022)<\/em><\/p>\n\n\n

Processus dans l'installation de biogaz<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

Dans cette installation, une fermentation de ces substances a lieu. Lors de la formation de m\u00e9thane, des micro-organismes d\u00e9gradent la mati\u00e8re organique dans un milieu sans oxyg\u00e8ne (ana\u00e9robie) en lib\u00e9rant du biogaz. Il s'agit d'un m\u00e9lange de gaz satur\u00e9 de vapeur d'eau, compos\u00e9 essentiellement de m\u00e9thane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2). Outre la vapeur d'eau, d'autres composants sont des gaz \u00e0 l'\u00e9tat de traces comme, entre autres, l'azote, l'oxyg\u00e8ne, l'hydrog\u00e8ne, le sulfure d'hydrog\u00e8ne et l'ammoniac. Dans les installations de biogaz et de gaz d'\u00e9puration, ces processus de fermentation ana\u00e9robie sont appliqu\u00e9s techniquement et un biogaz utilisable \u00e0 des fins \u00e9nerg\u00e9tiques est produit avec une efficacit\u00e9 aussi \u00e9lev\u00e9e que possible.<\/p>\n\n\n\n

Grob explique les \u00e9tapes du processus de l'installation de biogaz en quatre \u00e9tapes :<\/p>\n\n\n\n

    \n
  1. Hydrolyse : dans la premi\u00e8re \u00e9tape de la formation de m\u00e9thane, les bact\u00e9ries a\u00e9robies surtout d\u00e9gradent des substances organiques complexes, comme les prot\u00e9ines, les hydrates de carbone ou les graisses, en mol\u00e9cules individuelles \u00e0 l'aide d'enzymes. Ces produits sont entre autres des acides amin\u00e9s, des acides gras ou des sucres.<\/li>\n\n\n\n
  2. Acidogen\u00e8se : directement apr\u00e8s, des bact\u00e9ries acidifiantes et facultativement ana\u00e9robies prennent en charge la poursuite de la d\u00e9gradation dans la phase d'acidification, principalement en hydrog\u00e8ne, dioxyde de carbone, acides gras et alcools. Dans le cas des substrats riches en huile et en graisse, cette phase produit \u00e9galement du H2S et du NH3.<\/li>\n\n\n\n
  3. Ac\u00e9togen\u00e8se : les produits de l'acidogen\u00e8se continuent d'\u00eatre d\u00e9grad\u00e9s dans l'ac\u00e9togen\u00e8se par des bact\u00e9ries produisant de l'acide ac\u00e9tique. Il en r\u00e9sulte de l'acide ac\u00e9tique, du CO2 et du H2.<\/li>\n\n\n\n
  4. M\u00e9thanogen\u00e8se : \u00e0 partir d'acide ac\u00e9tique, de CO2 et de H2, des arch\u00e9es hydrog\u00e9notrophes et m\u00e9thanog\u00e8nes produisent du m\u00e9thane, du CO2 et de l'eau. (Martin Kaltschmitt, 2016)<\/a><\/li>\n<\/ol>\n\n\n\n

    Ces processus sont \u00e0 nouveau illustr\u00e9s dans la figure 2.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Figure 2 : D\u00e9gradation ana\u00e9robie de la mati\u00e8re organique en biogaz (fermenteur G, bact\u00e9ries ac\u00e9tog\u00e8nes AB, bact\u00e9ries homoac\u00e9tog\u00e8nes HAB, oxydants synthropes d'ac\u00e9tate SAO, m\u00e9thanog\u00e8nes ac\u00e9toclastiques AM, m\u00e9thanog\u00e8nes hydrog\u00e9notrophes HM) (Martin Kaltschmitt, 2016).<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Martin Kaltschmitt, H. H. (2016). L'\u00e9nergie issue de la biomasse. Springer.<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Etape n\u00b02 : Transformation en biogaz puis injection dans le r\u00e9seau de gaz naturel<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    \u00c9tapes du processus Biogaz jusqu'\u00e0 l'injection dans le r\u00e9seau<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Pour produire du biom\u00e9thane \u00e0 partir du biogaz, le m\u00e9lange de gaz doit \u00eatre purifi\u00e9. C'est ce qui se passe dans les usines de traitement du biogaz. Cette \u00e9tape de la cha\u00eene de valeur est illustr\u00e9e dans la figure 3.<\/p>\n\n\n\n

    \"\"<\/figure>\n\n\n\n

    Figure 3 : \u00c9tape 2 de la cha\u00eene de valeur du biom\u00e9thane (agriportance GmbH. (juin 2022). Workshop_THG_Bilanzierung_V.0.1.12.)<\/em><\/p>\n\n\n\n

    Diff\u00e9rents proc\u00e9d\u00e9s sont utilis\u00e9s pour le traitement, comme le lavage aux amines, l'adsorption \u00e0 pression altern\u00e9e ou le lavage \u00e0 l'eau sous pression (DWW) :<\/p>\n\n\n\n

    Lavage aux amines<\/h3>\n\n\n\n

    Dans le cas du lavage aux amines en tant que proc\u00e9d\u00e9 d'absorption chimique, l'\u00e9puration est similaire \u00e0 celle du lavage \u00e0 l'eau sous pression. Ici, le biogaz traverse \u00e0 contre-courant une solution amine-eau sous une pression l\u00e9g\u00e8rement plus \u00e9lev\u00e9e, le CO2 r\u00e9agissant avec la solution de lavage et passant dans celle-ci. La solution d'amine atteint une charge plus \u00e9lev\u00e9e que l'eau, ce qui r\u00e9duit la quantit\u00e9 de d\u00e9tergent \u00e0 faire circuler. L'air \u00e9vacu\u00e9 ne contient que de faibles quantit\u00e9s de m\u00e9thane, raison pour laquelle il n'est g\u00e9n\u00e9ralement pas n\u00e9cessaire de proc\u00e9der \u00e0 une \u00e9puration des gaz faibles. Il est recommand\u00e9 de proc\u00e9der \u00e0 une d\u00e9sulfuration fine afin de maintenir la capacit\u00e9 de lavage \u00e0 long terme. Le lavage aux amines est tr\u00e8s gourmand en \u00e9nergie, car la r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de la solution d'amines n\u00e9cessite de grandes quantit\u00e9s de chaleur industrielle. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Lavage \u00e0 l'eau sous pression<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    Le proc\u00e9d\u00e9 de DWW utilise la solubilit\u00e9 diff\u00e9rente du m\u00e9thane et du dioxyde de carbone dans l'eau en cas de pression variable. Le biogaz, pr\u00e9alablement comprim\u00e9, traverse la colonne d'absorption de bas en haut. Celle-ci est g\u00e9n\u00e9ralement con\u00e7ue comme un r\u00e9acteur \u00e0 lit fluidis\u00e9 dans lequel l'eau traverse le gaz \u00e0 contre-courant. Cela permet de dissoudre les composants basiques et acides du biogaz, notamment le dioxyde de carbone et le sulfure d'hydrog\u00e8ne, et de s\u00e9parer les \u00e9ventuelles poussi\u00e8res et micro-organismes. Le gaz purifi\u00e9 sort de la colonne avec une puret\u00e9 de 90 \u00e0 99 % de m\u00e9thane en volume %. L'air \u00e9vacu\u00e9 contient, outre le CO2, environ 1 vol.% de m\u00e9thane, qui doit \u00eatre s\u00e9par\u00e9 par un traitement des gaz faibles. Le besoin en \u00e9lectricit\u00e9 est \u00e9lev\u00e9 par rapport aux autres proc\u00e9d\u00e9s de s\u00e9paration du CO2, en raison de la circulation de l'eau de lavage et de la compression n\u00e9cessaire du biogaz. Un s\u00e9chage pr\u00e9alable du gaz n'est pas n\u00e9cessaire. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Adsorption \u00e0 pression altern\u00e9e<\/strong><\/h3>\n\n\n\n

    L'adsorption modul\u00e9e en pression (DWA) consiste \u00e0 s\u00e9parer des m\u00e9langes de gaz par adsorption sur des charbons actifs, des tamis mol\u00e9culaires ou des tamis mol\u00e9culaires de carbone. Avant le DWA, un s\u00e9chage, une d\u00e9sulfuration fine et une compression du biogaz sont n\u00e9cessaires. Le gaz refroidi et d\u00e9shydrat\u00e9 traverse ensuite l'adsorbant (tamis mol\u00e9culaire ou charbon actif), sur lequel le CO2 s'adsorbe. Le gaz produit riche en m\u00e9thane est ensuite d\u00e9tendu et dirig\u00e9 vers une deuxi\u00e8me colonne dans laquelle l'adsorption est r\u00e9p\u00e9t\u00e9e avec introduction d'air ambiant. La r\u00e9g\u00e9n\u00e9ration de l'absorbant est r\u00e9alis\u00e9e par une r\u00e9duction de la pression \u00e0 l'aide d'une pompe \u00e0 vide. Le gaz aspir\u00e9, riche en CO2, contient encore du m\u00e9thane et doit donc \u00eatre soumis \u00e0 un traitement ult\u00e9rieur des gaz faibles. (Braune, Naumann, Postel, & Postel, 2015)<\/a><\/p>\n\n\n\n

    Conditions pr\u00e9alables \u00e0 l'injection de biom\u00e9thane<\/strong><\/h2>\n\n\n\n

    Le biom\u00e9thane, d\u00e9sormais purifi\u00e9 par ces proc\u00e9d\u00e9s, doit toutefois remplir plusieurs conditions avant de pouvoir \u00eatre inject\u00e9 dans le r\u00e9seau de gaz naturel :<\/p>\n\n\n\n