Surveillance du Biogaz

Les installations de biogaz sont des systèmes biologiques impliquant divers micro-organismes en interaction qui dégradent de manière anaérobie la matière organique. Le produit principal est le biogaz, un gaz riche en méthane (CH4) qui peut être utilisé comme carburant renouvelable pour les véhicules ou pour générer de la chaleur ou de l’électricité pour une utilisation locale ou par le biais de réseaux de distribution d’énergie.

Cette dégradation implique quatre processus biologiques en série : l’hydrolyse, l’acidogenèse, l’acétogenèse et la méthanogenèse.

Si l’un de ces processus est affecté de quelque manière que ce soit, il y a une influence immédiate sur les autres processus et l’installation de biogaz peut devenir instable. Les défaillances typiques de processus incluent, entre autres, la surcharge organique, la surcharge hydraulique et l’inhibition de l’ammoniac. La surveillance des processus peut aider à comprendre les phénomènes présents dans une usine de production de biogaz et à maintenir un processus stable. Dans de nombreux cas, une population de micro-organismes fortement inhibée ou un crash total de l’installation entière peut avoir des conséquences financières graves pour l’exploitant de l’installation de biogaz.

En général, la surveillance des processus de fermentation anaérobie ou autres peut aider à :

• Donner une image globale du processus de biogaz
• Identifier les instabilités à venir dans le digesteur anaérobie avant qu’un accident ne se produise
• Accompagner le démarrage ou le redémarrage d’une usine

Les coûts de la surveillance en ligne sont souvent très inférieurs aux coûts et aux pertes de revenus associés au rétablissement d’une centrale biologiquement déstabilisée.

Par exemple, si une installation de biogaz s’est totalement effondrée, il peut être nécessaire de la vider et de la remplir à nouveau avec un nouvel inoculum. Ceci, ajouté à la période de démarrage nécessaire, signifie que plusieurs mois peuvent être perdus pendant lesquels l’installation aurait pu fonctionner à pleine charge. Les conséquences financières peuvent être dévastatrices pour l’exploitant de l’installation.

Dans les processus biotechnologiques, la surveillance détaillée du produit de fermentation, dans ce cas le biogaz, fournit des informations précieuses. Par conséquent, il est recommandé de surveiller à la fois le volume de gaz produit et la composition du gaz. En ce qui concerne la surveillance des processus, une modification de la production ou de la composition du gaz peut être un indicateur du déséquilibre des processus.

Composants principaux du biogaz

• Le méthane (CH₄) et le sulfure d’hydrogène (H₂S) mesurés au cours du processus de méthanisation donnent une bonne vue d’ensemble des performances du processus de dégradation et de l’activité bactérienne. Une diminution de la teneur en méthane peut être un premier signe de surcharge organique, à condition que le mélange de matières premières n’ait pas changé récemment. De même, une augmentation soudaine de l’H₂S peut provoquer une instabilité du processus.
• La surveillance en temps réel simultanée du méthane, du sulfure d’hydrogène et du dioxyde de carbone (CO₂) améliore l’automatisation du processus (le fonctionnement des épurateurs).
• Avant d’entrer dans la chaîne de distribution, le produit doit être qualifié, toujours pour des raisons économiques. Un excès d’H₂S et/ou de CO₂ dans le méthane le rendrait suffisamment acide et potentiellement corrosif pour endommager l’infrastructure de distribution.
• La surveillance continue des émissions dans les cheminées de CH₄, H₂S, CO, CO₂ et O₂ est requise pour une conformité environnementale.