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En tant que source d'énergie renouvelable montante, le biogaz promet un avenir sans pénuries de carburant ni pollution atmosphérique. Produit de la digestion anaérobie de matières organiques, ce vecteur énergétique est neutre en carbone, préservant ainsi l'environnement des dommages infligés par la combustion des combustibles fossiles. Lorsque les substances organiques — fumier, feuillage en décomposition, restes alimentaires et carcasses d'animaux en putréfaction, par exemple — se décomposent, les réactions chimiques produisent du méthane et du dioxyde de carbone. Le méthane (CH₄) est le composé actif du biogaz, bien que d'autres substances chimiques soient présentes et doivent être extraites pour purifier le gaz avant utilisation. Parmi ces composants indésirables figurent les siloxanes.
Chimiquement, les siloxanes sont des chaînes d'atomes d'oxygène et de silicium. Après l'oxygène, le silicium est l'élément le plus abondant trouvé dans la croûte terrestre. Lorsque ces chaînes sont étendues, elles forment du silicone ou des polymères de silicone. Ceux-ci sont couramment présents dans les dispositifs médicaux en plastique, les cosmétiques, les mastics et les adhésifs, mais la liste des applications va bien au-delà de ces exemples. Les densités de polymères varient du gaz au liquide, en passant par les gels, le caoutchouc, la mousse et les acryliques. Peu de gens pourraient dire qu'ils n'ont pas utilisé de dérivés de siloxane au cours d'une journée. Pour toute leur polyvalence, les siloxanes sont problématiques lorsqu'il s'agit de biogaz.
Les véhicules et les machines industrielles — c'est-à-dire les moteurs à combustion, les turbines à gaz et les chaudières — souffrent de la présence de siloxanes dans le biogaz. Les dépôts de silice dans le composé adhèrent aux aubes, aux pistons et aux culasses. Ce faisant, ils entravent les performances, dégradent les matériaux constitutifs et polluent les mécanismes internes. De telles contraintes peuvent réduire les performances du moteur jusqu'à 20 pour cent. Bien que le biogaz recèle un énorme potentiel en tant que moyen alternatif de production d'énergie, les diminutions d'efficacité peuvent annuler sa promesse. C'est pourquoi l'élimination des siloxanes est absolument essentielle.
Il existe plusieurs méthodes pour séparer les siloxanes du biogaz. Le point commun à toutes est qu'elles neutralisent la possibilité de dépôts de silicates nuisibles.
Parfois appelé charbon de bois activé, le charbon actif est traité de manière à laisser des pores de faible volume qui augmentent la surface du carbone pour l'adsorption ou les transactions chimiques. [NOTE : L'adsorption est le processus par lequel les molécules de gaz ou de liquide adhèrent à la surface d'un solide ; elle ne doit pas être confondue avec l'absorption, où les molécules pénètrent la surface de l'absorbant.] Cela en fait un excellent agent dans un système d'élimination des siloxanes. Des études montrent que le charbon actif pur fonctionne mieux que ceux infusés de substances alcalines.
L'alumine activée est un support d'absorption. Comme le charbon actif, cette forme solide d'oxyde d'aluminium est poreuse. Cependant, contrairement au charbon de bois, elle reçoit les molécules de siloxane à travers les pores, se saturant de l'intérieur vers l'extérieur. Le biogaz traverse un lit d'alumine activée où les siloxanes sont capturés, et d'où un gaz purifié émerge. Le passage ultérieur de gaz régénérateur à travers le lit permet à l'alumine activée d'être réutilisée pour l'extraction des siloxanes.
L'abaissement de la température et de la pression du biogaz le fait condenser en liquide, ce qui entraîne la sédimentation et la séparation des composés constitutifs. Une fois décantés, l'élimination des siloxanes du biogaz est simple. D'autres contaminants comme le sulfure d'hydrogène sont également souvent éliminés par cette même méthode.
De la même manière que le charbon actif agit comme agent d'adsorption pour les molécules de siloxane, des résines synthétiques peuvent être créées pour faire de même. Une résine est généralement un solide ou du moins très visqueuse, possédant une consistance très épaisse et adhésive. Les résines sont fréquemment dérivées de la flore, mais elles sont également produites synthétiquement par réticulation de chaînes polymères. Cette procédure s'est avérée capable de réduire les composés contaminants à des niveaux inférieurs à la détection.
Les gestionnaires et techniciens de décharges se tournent de plus en plus vers des absorbants liquides comme l'acide nitrique concentré ou l'acide sulfurique pour purifier le biogaz en vue d'une combustion efficace. Non seulement ces fluides éliminent les siloxanes, mais aussi le dioxyde de carbone, le sulfure d'hydrogène, le sulfure de carbonyle et le méthyl mercaptan. Dans de nombreux cas, les absorbants liquides peuvent être utilisés en tandem avec l'adsorption sur charbon actif et la condensation. De bons résultats indiquent qu'une synergie peut exister entre une combinaison de techniques d'élimination.
Les membranes montrent des résultats encourageants dans la purification du biogaz des impuretés, y compris les siloxanes. Dans ce scénario, le gaz traverse des filtres consécutifs qui détectent et éliminent les composés gazeux indésirables particuliers tout en retenant le méthane combustible. Les membranes polymères poreuses permettent aux contaminants de passer à travers tout en empêchant le méthane de faire de même. La fin du processus produit un gaz contenant près de 100 % de méthane.
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