Pourquoi une filtration appropriée pour la production de biogaz est-elle nécessaire ?
La production de biogaz est une industrie mondiale importante et se classe au troisième rang mondial des sources d'énergies renouvelables connaissant une croissance très rapide. Les déchets organiques sont utilisés pour remplacer les combustibles fossiles non durables pour la production d'énergie. En utilisant une filtration moléculaire adéquate et dédiée, le biogaz peut être purifié, ce qui réduit la corrosion des moteurs et l'abrasion des équipements tout en assurant la continuité des opérations, le profit et la conformité aux règles et réglementations.
Le processus de production de biogaz est critique car il libère des gaz fortement contaminés qui peuvent provoquer la corrosion des moteurs et l'abrasion des équipements, entraînant des temps d'arrêt imprévus pour la maintenance et les réparations, ce qui se traduit par une perte de rendement et de profit. Heureusement, il existe plusieurs façons de résoudre le problème de la filtration moléculaire dans les usines de biogaz avec différents types de filtres à lit profond.
Quels sont les risques liés à la production de biogaz ?
Le biogaz porteur d'énergie est un sous-produit des déchets biologiques. Lorsque les déchets organiques sont digérés dans un processus de décomposition sans air (anaérobie), le méthane qui en résulte, combustible de la production d'énergie, peut être fortement contaminé par du sulfure d'hydrogène (H2S). La combustion de H2S entraîne des émissions de dioxyde de soufre, qui ont des effets néfastes sur l'environnement. En outre, si de fortes concentrations de H2S atteignent le moteur à gaz où le méthane est brûlé, le moteur peut subir une corrosion interne due à la combinaison de gaz acide et de températures élevées. La corrosion du moteur nécessite des temps d'arrêt imprévus pour l'entretien et la réparation et peut également réduire la durée de vie de l'équipement de plusieurs années, ce qui entraîne une perte de rendement et de profit.
Un autre risque pour les moteurs à biogaz provient des siloxanes et autres composés organiques volatils (COV). Ces composés sont largement utilisés dans les produits de consommation qui atteignent les sites de mise en décharge. Le biogaz produit dans ces installations peut être contaminé par des siloxanes, qui nécessitent des média moléculaires spéciaux pour être correctement purifié. Lorsque les siloxanes sont brûlés, ils laissent derrière eux des dépôts de silice solide et des silicates. Ceux-ci provoquent l'abrasion des pièces mobiles et déséquilibrent les composants du moteur, ce qui entraîne une perte d'efficacité et des temps d'arrêt imprévus. Des média moléculaires spéciaux sont nécessaires pour éliminer correctement les siloxanes du biogaz.
De nombreux digesteurs anaérobies (cuves) et moteurs à biogaz sont situés à proximité des matières premières des déchets organiques, c'est-à-dire près des exploitations agricoles ou près des sites de traitement des déchets. Pour optimiser l'efficacité de la production d'énergie, le biogaz alimente le moteur à des pressions élevées, allant généralement jusqu'à 0,5 bar. Ensuite, la phase de combustion commence et l'énergie du gaz devient utilisable.
Le biogaz ou le biométhane peut également être transformé en biogaz comprimé (CBG) ou en biogaz liquide (LBG) et utilisé comme carburant pour les véhicules.
Quelle est la solution de filtration idéale pour éviter les risques encourus ?
La filtration moléculaire est la méthode reconnue pour éliminer le sulfure d'hydrogène, les siloxanes et les COV du biogaz avant la combustion. La filtration moléculaire aidera à résoudre les problèmes de contamination du biogaz et des équipements, tout en garantissant le respect des règles et réglementations strictes de cette industrie, car les autorités accordent également une très grande importance à la qualité de l'air et aux normes de santé et de sécurité.
Les filtres moléculaires utilisent une technique connue sous le nom d'adsorption. En termes simples, cela signifie que les molécules se fixent sur des matériaux offrant des surfaces extrêmement élevées. Les filtres moléculaires peuvent utiliser du charbon actif ou de l'alumine activée comme principe actif et sont parfois aussi imprégnés pour attirer les molécules cibles. Les filtres moléculaires sont aussi parfois appelés filtres chimiques ou filtres en phase gazeuse.
Il existe de nombreuses façons de résoudre le problème de la filtration moléculaire dans les applications de biogaz. Les média de charbon actif ou d'alumine sont déployés dans les filtres sous forme de lits filtrants profonds (>= 100 mm) entre des feuilles de métal perforées. Ces filtres se montent dans une gamme complète de caissons robustes qui peuvent être utilisé individuellement ou dans une configuration en couches, en fonction des exigences de concentration et de débit.
L'indice d'inflammabilité UL du média est important, car le charbon normal est inflammable, et que le média permet une adsorption correcte des gaz cibles.
La conception et la construction des filtres horizontaux à lit profond (HDB) pour les applications de biogaz doivent tenir compte de la pression du système. Les filtres HDB pour biogaz doivent être construits à partir de matériaux plus épais, avoir des enveloppes cylindriques et utiliser des extrémités bombées. Il est également crucial que les raccords d'entrée et de sortie à bride et les piquages pour l'instrumentation soient conformes à une norme reconnue.
Pour les usines de production de biogaz, la solution de filtration moléculaire adéquate peut assurer un fonctionnement en continu, de meilleurs niveaux de profit et le respect des règles et réglementations.
Co-auteur
Karl-Henrik Björkhem, Responsable Camfil du développement du Contrôle de la Contamination Moléculaire, pour l'Europe du Nord. Avec plus de 10 ans d'expérience dans le secteur des énergies renouvelables et de l'environnement, axée sur le confinement et la filtration de l'air, Karl-Henrik a de précieuses connaissances sur le contrôle de la corrosion, la qualité de l'air intérieur, la contamination moléculaire et le contrôle des odeurs.
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