Gazéification du biogaz

Le changement climatique et les problèmes croissants de gestion des déchets font du biogaz une source d'énergie avantageuse, voire nécessaire. Tout d'abord, la combustion du biogaz – contrairement aux sources de combustibles fossiles enfouies profondément dans la terre – n'ajoute pas de dioxyde de carbone (CO₂) supplémentaire dans l'atmosphère, car ses origines, ou substrats, contiennent déjà du carbone extrait de l'atmosphère. De plus, le biogaz est dérivé de substrats qui sont, pour la plupart, enfouis dans des décharges ou autrement jetés : restes et sous-produits alimentaires ; fumier et déjections animales ; boues et eaux usées ; et végétation en décomposition. Mais comment ces substances indésirables deviennent-elles de l'énergie ?

Gazéification du biogaz

Qu'ils utilisent des combustibles fossiles ou des matières organiques plus écologiques – comme c'est le cas avec le biogaz – les producteurs d'énergie cherchent à extraire des gaz pour la combustion. Dans les centrales électriques, cette combustion génère de l'énergie mécanique qui, une fois magnétisée, est convertie en électricité. La gazéification a été le moteur de la Révolution industrielle et de l'élan subséquent vers la modernité. Pourtant, relier une substance géologique ou biologique à des gaz incendiaires implique une série de réactions chimiques spécifiques. Dans les cas du pétrole ou du charbon, la matière première est chauffée à plus de 1 200 degrés Fahrenheit tandis que l'oxygène et la vapeur sont précisément calibrés afin que la combustion ne se produise pas. Le gaz libéré par cette transaction est appelé gaz de synthèse – syngas, en abrégé. Ce gaz contient à la fois du CO₂ et du monoxyde de carbone (CO) ainsi que de l'azote (N₂) et de l'hydrogène (H₂). Il peut être enflammé à une température plus élevée que le charbon ou le pétrole non gazéifié.

Biogaz, biomasse et production d'énergie

À proprement parler, les matières organiques à l'origine du biogaz peuvent être considérées comme de la biomasse. Cependant, correctement comprise, la biomasse est elle-même brûlée pour produire de l'énergie, tandis que le substrat qui donne naissance au biogaz subit un long processus de réactions appelé digestion anaérobie. Ici, l'oxygène est absent, et cette absence permet à des bactéries particulières d'agir sur les matières organiques. Ce travail, au cours de plusieurs jours, conduit à la libération de CO₂, de méthane (CH₄) et d'une multitude d'autres composés à teneur plus faible. Comme indiqué, la biomasse est gazéifiée au moyen – du moins en partie – d'oxygène. En revanche, le biogaz ne peut résulter que d'un processus dépourvu d'oxygène. De plus, la biomasse est généralement cultivée dans le but de produire des carburants et de l'énergie alternatifs ; le biogaz provient en grande partie de substances organiques qui seraient autrement mises au rebut.

Contaminants gazeux

Les gaz résultant de la combustion du biogaz comprennent des effluents nocifs et des particules comme les goudrons, les métaux alcalins, le chlore et les composés azotés. Le biogaz brut, quant à lui, est souvent contaminé par le sulfure d'hydrogène, les siloxanes et d'autres produits chimiques corrosifs. Selon la destination finale du biogaz ou de la biomasse gazéifiée, le nettoyage doit être effectué selon un ou plusieurs régimes : nettoyage à l'eau, absorption d'amine, adsorption sur charbon actif, filtres à lit de charbon et épurateurs à bio-huile.