Épuration du Biogaz

La vie moderne offre des commodités que nos ancêtres auraient eu du mal à imaginer. Grâce aux réseaux de transport et à la technologie, les fruits, par exemple, sont disponibles toute l'année. Tout comme le lait et le vin sont pasteurisés pour éliminer les organismes nuisibles et les rendre aptes au transport, au stockage et à la vente, le gaz naturel et le biogaz doivent être soumis à des régimes spécifiques de nettoyage et de purification.

Pourquoi le gaz a-t-il besoin d'être « nettoyé » ?

Le gaz naturel est extrait des schistes et d'autres formations de roches sédimentaires. Ce qui émerge des puits est souvent appelé « gaz naturel humide » car il est accompagné de vapeur d'eau et de NGLs, ou liquides de gaz naturel. D'autres éléments et composés moins désirables l'accompagnent : le soufre, l'hélium, l'azote, le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone. Parmi les plus problématiques du mélange figurent le sulfure d'hydrogène (H₂S) et le dioxyde de carbone (CO₂). Même en petites quantités, le H₂S provoque des problèmes de santé et respiratoires chez les personnes exposées. Des concentrations plus élevées peuvent même être mortelles. Tout aussi grave pour les fournisseurs de gaz naturel est le fait que le H₂S peut détériorer le revêtement des pipelines et des réservoirs de stockage. Le dioxyde de carbone pose un problème différent. Il réduit le pouvoir calorifique du gaz, diminuant ainsi sa qualité et son efficacité.

Des composés nocifs sont-ils présents dans le biogaz ?

Le biogaz, le gaz naturel renouvelable dérivé de la matière organique, n'est pas à l'abri de la perméation du H₂S, du CO₂ et d'autres gaz étrangers. Puisqu'il est le produit final d'une série de réactions chimiques qui se déroulent en l'absence d'oxygène, on pourrait croire que le méthane (CH₄) est le seul composé restant après la digestion anaérobie. Ce n'est pas le cas. Les bactéries qui décomposent les matières organiques — par exemple, le fumier, les restes de nourriture, les feuilles mortes, les eaux usées — génèrent une activité qui produit d'autres substances chimiques, dont le CO₂ et le H₂S. Les phases de la digestion anaérobie produisent chacune des substances différentes. L'hydrolyse se termine par des sucres simples, des acides aminés et des acides gras volatils. L'acidogenèse crée également des acides gras volatils, ainsi que de l'ammoniac, du CO₂ et du H₂S. L'acétogenèse produit de l'acide acétique, de l'hydrogène et du CO₂. Enfin, le méthane, le CO₂ et l'eau proviennent de la méthanogenèse.

Comment les contaminants sont-ils éliminés ?

Lorsque le gaz naturel est envoyé à l'usine de traitement, l'élimination du H₂S et du CO₂ est la tâche numéro un. Ces « gaz acides » sont, le plus souvent, traités avec une solution d'amine pendant que le gaz naturel circule dans une colonne. Dérivées de l'ammoniac, les molécules d'amine dans ce liquide attirent le sulfure d'hydrogène et le dioxyde de carbone du flux gazeux. On dit que cela « adoucit » le « gaz aigre ». Une autre technologie d'épuration fiable est la technologie membranaire. Le concept de base est que les gaz acides traverseront la membrane synthétique qui sépare les gaz à haute perméabilité, c'est-à-dire les gaz acides, des gaz à plus faible perméabilité — le méthane. L'épuration du biogaz est également réalisable avec diverses techniques. Une méthode très efficace est l'utilisation de matériaux contenant de grandes quantités d'oxyde de fer : sol allophanique, sol brun et sable noir. Le passage du flux gazeux à travers ces matériaux a démontré une élimination presque complète du H₂S du biogaz.