 Le Biogaz ?  4. Techniques et filières de valorisation du biogaz
4.3 Le conditionnement du biogaz
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4.3.1 Des traitements adaptés aux différents types d'usages
Le biogaz peut être utilisé en l'état, brut, sans aucun traitement, dans certaines conditions.
Mais en général, il est conseillé de traiter le biogaz pour limiter la corrosion des appareils. Celle-ci est due à l'hydrogène sulfuré, mais aussi à la présence d'eau et de gaz carbonique (qui forme un acide faible lorsqu'il est dissous dans l'eau), et parfois à la présence de composés chlorés (gaz de décharge).
Enfin certains usages nécessitent un traitement poussé, non seulement pour supprimer le risque de corrosion, mais aussi pour augmenter le . C'est le cas pour l'utilisation comme carburant pour véhicule, et pour l'injection du biogaz sur le réseau.
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a) Les traitements simples
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Les traitements les plus simples et les plus fréquents consistent à éliminer les goutelettes d'eau, ce qui a pour effet de dissoudre en outre une partie des autres contaminants comme H2S :
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la filtration : cartouche filtrante, ou filtre à effet cyclone
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traitement thermique : refroidissement du gaz, qui se condense, purge des condensats, puis réchaufffage.
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b) Les traitements poussés
Un traitement plus poussé peut être nécessaire :
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pour éliminer l'hydrogène sulfuré lorsque la concentration dépasse les spécifications des constructeurs de moteur, ou les normes de rejets d'oxyde de soufre dans l'air.
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pour réduire la teneur en siloxanes (composés gazeux, et non particulaires, à base de silicium), redoutables ennemis des moteurs à gaz, ou des composés chlorés et fluorés.
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Le traitement de H2S peut s'effectuer in-situ, dans le digesteur : l'ajout de chlorure ferriique, pratiqué par exemple pour fixer le phosphore des eaux usées (boues ''tertiaires''), a pour effet de piéger l'hydrogène sulfuré.
L'hydrogène sulfuré peut être éliminé par différentes techniques, notamment :
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par voie biologique : H2S est transformé en Soufre élémentaire par des bactéries en présence d'oxygène.
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par voie physique ou chimique : adsorption sur charbon actif ou tamis moléclulaire, lavage.
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c) L'épuration
L'épuration consiste à éliminer non seulement les éléments traces comme la vapeur d'eau, l'hydrogène sulfuré, les composés halogénés, mais aussi le gaz carbonique, afin d'enrichir la concentration en méthane.
L'épuration est nécessaire uniquement pour produire un gaz similaire au gaz naturel distribué en réseau, répondant aux normes : le gaz ''H'', distribué sur la majeure partie du territoire français, doit posséder un PCS supérieur à 10,7 kWh/m3, ce qui implique d'épurer le biogaz pour obtenir au moins 96,5 % de méthane.
Divers modes de traitement sont possibles. Les plus courants associent en général absorption (lavage à l'eau ou aux amines) et /ou adsorption (tamis moléculaire), et/ou une technique membranaire.
4.3.2 Stockage
a) Dans quelles conditions faut-il stocker le biogaz ?
Le stockage du biogaz permet de lisser les variations de production pour alimenter de manière plus régulière les équipements de valorisation. Il s'agit en général d'une capacité tampon, correspondant à quelques heures, ou quelques minutes, de production.
b) Gazomètres
Le stockage s'effectue généralement à basse pression, souvent à la même pression que dans le digesteur (quelques dizaines de millibar), sans compression.
Un stock de 1.000 m3 de biogaz à pression atmosphérique représente l'équivalent, en énergie, d'une cuve de fioul de 600 litres.
Le réservoir de stockage, le ''gazomètre'', est aujourd'hui souvent une capacité à membrane, simple ou double, parfois abritée sous bâtiment avec simple bardage.
Il existe également des gazomètres en acier ou béton, avec un toît métallique (dome) mobile, ''à virole'' (qui monte ou descend en fonction de la quantité de biogaz stockée).
c) Réservoirs sous pression
Les réservoirs sous pression sont utilisés pour les unités de grande capacité en cas de fortes contraintes d'emprise au sol (pression de quelques bars), ou pour la valorisation sous forme de gaz carburant (stockage à environ 300 bar destiné à alimenter des réservoirs de véhicules à 200 bar).
Sous 300 bar, le stockage de 1000 m3 de biogaz nécessite un volume de 3.000 litres de réservoirs (''capacité en eau'') sous pression, soumis à législation sur les installations classées. Il est conseillé d'éliminer au préalable la vapeur d'eau et l'hydrogène sulfuré.
4.3.3 Compression
La compression du biogaz est nécessaire pour :
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alimenter les équipements de valorisation : les motoristes par exemple demandent généralement une alimentation à une pression fixe, de l'ordre de 100 mbar. Il faut en outre compenser les pertes de charge des canalisations et des équipements de traitement du gaz.
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épurer le biogaz. Les différentes techniques d'épuration fonctionnent à des pressions de plusieurs bars ou dizaines de bars.
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stocker le biogaz sous pression, ou l'injecter sur le réseau de transport du gaz naturel (de 4 à 60 bars).
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réinjecter le biogaz sous pression dans le digesteur, pour le brassage (quelques dizaines de millibars à quelques bars)
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Il existe différentes techniques de compression, selon le débit et la pression souhaités.
La consommation d'électricité n'est pas proportionnelle à la pression, mais au taux de compression : comprimer du gaz à 16 bar ne nécessite pas 4 fois plus d'électricité que comprimer du gaz à 4 bar, mais 2 fois plus si la compression s'effectue sur 2 étages. Elle est de l'ordre de 1 kW électrique pour comprimer 10 m3/h de biogaz à 16 bar.
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