La mesure du débit de biogaz


Le Biogaz :


Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matières organiques animales ou végétales en l'absence d'oxygène. Cette fermentation appelée aussi méthanisation se produit naturellement ou spontanément dans les décharges contenant des déchets organiques, mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs (pour traiter des boues d'épuration, des déchets organiques industriels ou agricoles, etc.).


Le biogaz est un mélange composé essentiellement de méthane (typiquement 50 à 70%) et de gaz carbonique, avec des quantités variables d'eau, du sulfure d'hydrogène (H2S). On peut trouver d'autres composés provenant de contaminations, en particulier dans les biogaz de décharges.
L'énergie du biogaz provient uniquement du méthane : le biogaz est ainsi la forme renouvelable de l'énergie fossile très courante qu'est le gaz naturel qui lui contient essentiellement du méthane mais aussi du butane, du propane et d'autres éléments. On peut aussi utiliser le terme bio-méthane.
On distingue trois plages de production de biogaz en fonction de la température.

- 15-25 °C : psychrophile
- 25-45 °C : mésophile
- 45-65 °C : thermophile

Ce sont les digesteurs mésophiles qui sont les plus utilisés (à 38 °C) dans les zones tempérées.
La récupération du biogaz produit par les décharges est d'autant plus intéressante que le méthane est un gaz à effet de serre bien plus puissant que le dioxyde de carbone (CO2) produit par sa combustion.

 

1 - Les différentes sources de Biogaz :


Le biogaz est le résultat de la méthanisation ou digestion anaérobie de déchets fermentescibles. Les sources les plus courantes de biogaz proviennent des stockages de matière organique volontaires ou involontaires :

- Les décharges : leur teneur en biogaz est plus ou moins élevée en fonction de l'étanchéité du mode d'exploitation. En France, la récupération du biogaz de décharge est obligatoire depuis des années. Sa valorisation énergétique devrait être une obligation. La simple destruction en torchère n'est qu'un pis-aller. C'est ainsi plusieurs milliers de m³/h de méthane qui pourraient être récupérés et utilisés sur les grandes décharges (1 m³ méthane = 1 litre d'essence !)
- La collecte sélective des déchets putrescibles permet une méthanisation plus rapide qu'en décharge en utilisant des bioréacteurs spécifiques (digesteurs).
- Les boues des stations d'épuration : la méthanisation permet d'éliminer les composés organiques et permet à la station d'être plus ou moins autonome en énergie.
- Les effluents d'élevages : la réglementation rend obligatoire les équipements de stockage des effluents (lisier, fumier) pour une capacité supérieure à 4 mois. Ce temps de stockage peut être mis à profit pour la méthanisation des effluents. Il s'agit des déjections animales mais aussi des autres déchets agricoles: résidus de culture et d'ensilage, effluents de laiteries, retraits des marchés, gazons etc.
- Les effluents des industries agroalimentaires peuvent aussi être méthanisés. Le but est principalement d'éviter le rejet de matières organiques trop riches, et peut s'accompagner d'une valorisation énergétique.
- Le fond des lacs et marais : le biogaz y est produit naturellement par les sédiments organiques qui s'y accumulent.

 

2 - Les avantages liés à l'utilisation du Biogaz :


Les avantages de la valorisation du biogaz comme biocarburant sont :
- Réduction des émissions de gaz à effet de serre, comme indiqué ci-dessus. Mais cela permet également en se substituant aux autres énergies exogènes (fossile et nucléaire) de dégager des revenus pour l'exploitant qui économise sur ses dépenses énergétiques et/ou, de plus en plus vend son énergie.
- Diminution de la charge en carbone des déchets végétaux. Une fois digérés, les déchets sont moins nocifs pour l'environnement; le risque d'une pollution organique est largement amoindri. De plus, la fermentation diminue le pourcentage de matière sèche, permettant de diminuer le volume à épandre.
- Les utilisations du biogaz varient : La méthode la plus courante est de le brûler dans un moteur à gaz ou une petite turbine, pour produire de l'électricité injectée sur le réseau (plus de 4000 installations en Allemagne), et souvent de la chaleur en cogénération.
- Lorsqu'une industrie consommatrice de combustible (centrale thermoélectrique, cimenterie, chaufferie collective...) se situe à proximité, le biogaz peut lui être fourni comme carburant.
- Il sert aussi souvent dans les serres, pour les chauffer et les enrichir en CO2.
- Il est utilisé comme carburant pour véhicules GNV, en substitution au gaz naturel du réseau qui lui est fossile. Il alimente des flottes captives (comme des autobus, des bennes à ordures) voir biogaz carburant ou même les véhicules individuels (Suisse et Suède).
- Il peut aussi être injecté sur le réseau de gaz naturel. C'est la solution qui offre le meilleur rendement énergétique, si le réseau est assez proche du point de production. Cette solution se heurte aux réticences des groupes gaziers, comme l'a été l'injection d'électricité renouvelable pour EDF. En France, l'Afsset a récemment conclu que l'injection de biogaz épuré dans le réseau ne posait pas de problème sanitaire particulier.
- Le méthane contenu dans le biogaz peut aussi être reformé pour former de l'hydrogène renouvelable ou bio-hydrogène.

Dans les deux derniers cas, on extrait le CO2, l'eau, les composés soufrés pour obtenir un gaz composé à plus de 96% de CH4 substituable au gaz naturel fossile du réseau. Pour les autres applications, un gaz contenant 60% de méthane est largement suffisant, donc le purifier serait une dépense inutile. On se contente alors d'enlever les impuretés qui présentent des problèmes de pollution, de corrosion ou d'odeur, notamment les composés soufrés.


Rappel sur la Méthanisation :


La méthanisation est le processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène. Il se retrouve dans les sédiments, les marais, les rizières, ainsi que dans le tractus digestif de certains animaux (termites, ruminants...) La matière organique dégradée se retrouve principalement sous la forme de biogaz (à plus de 90%). Le reste est utilisé pour la croissance et la maintenance des micro-organismes.
La méthanisation joue un rôle important dans le cycle du carbone et pourrait contribuer aux modifications climatiques. Les grandes quantités de méthane présentes sous forme d'hydrate de méthane dans les pergélisols et dans les sédiments marins, pourraient si elles étaient relâchées brutalement accélérer le réchauffement climatique.
La « méthanisation », processus naturel, ne doit pas être confondue avec la « méthanation », procédé industriel de conversion catalytique de l'hydrogène et du monoxyde de carbone en méthane.

3 - Les solutions de mesure :

Créer, stocker et consommer du Biogaz est certes très intéressant mais faut-il pour autant pouvoir quantifier le biogaz créé, consommé ou stocké. Pour cela il existe diverses solutions, deux ont retenu particulièrement notre attention :


- Le capteur Vortex :
Ce capteur est la solution idéale pour vos applications Biogaz. Il ne comporte aucune partie mobile (contrairement à d'autre capteur dit Vortex également), il ne craint donc pas l'usure dans le temps, le risque de dérive est ainsi très faible pour ne pas dire nul. Le principe de mesure basé sur l'effet KARMAN facilite la mesure car cette technologie est indépendante de la pression et de la température et le plus important pour les applications Biogaz, est insensible à la présence de poussière. Les capteurs dit Vortex de Hontzsch sont la solution aux questions de débits sur vos applications Biogaz.


- Le capteur Thermique :
Le capteur Thermique peut dans des occasions précises être la solution la plus efficace mais également la plus économique. Certes ce type de capteur est sensible à la température et à la condensation contrairement au capteur Vortex, mais celui-ci permet d'effectuer des mesures en Nm3 ou Nm/s. Il s'agit en effet d'un capteur massique thermique. Le transmetteur TA10 de Hontzsch est une alternative économique au capteur Vortex.

 

Retrouvez la gamme de nos produits de mesure de débit biogaz


DESIGN ET CONCEPTION DU SITE INTERNET
Agence Web AthomeProductions