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Compte tenu des impératifs urgents liés au changement climatique et à l'indépendance énergétique, toutes sortes de forces économiques, scientifiques et politiques appellent à une plus grande efficacité énergétique et à l'innovation dans le domaine de l'énergie. Le gaz naturel étant considéré comme le combustible fossile le plus respectueux de l'environnement — bien que certains contestent ce point — un moyen de le rendre plus économique est de le recycler pour une utilisation future. Le processus de recyclage du gaz naturel est unique et ses avantages sont multiples. Pourquoi est-ce nécessaire ?
Comparé au pétrole et au charbon, le gaz naturel se distingue comme le combustible le plus propre. Pourtant, il n'est pas immaculé, surtout lorsque le méthane (CH₄) — qui compose 97 % du gaz naturel — n'est pas brûlé. Ce méthane résiduel est un gaz à effet de serre majeur, contribuant significativement au réchauffement climatique. Le recyclage peut, dans une certaine mesure, résoudre ce problème. De plus, le processus rend la production globale moins coûteuse et, par conséquent, le produit moins cher pour le consommateur. De ce point de vue, la question n'est pas de savoir s'il faut recycler le gaz naturel, mais comment s'y prendre.
Le régime de recyclage est axé sur la capture du gaz naturel brut issu de sources renouvelables. Qu'est-ce que cela signifie ? Le méthane peut être récupéré à partir de points d'approvisionnement autres que les gisements géologiques. Le CH₄ est également abondant lorsque la matière organique se décompose et libère finalement du méthane. Cette formation se produit lorsque les matières organiques manquent d'oxygène, d'où le terme « digestion anaérobie ». En règle générale, la matière organique peut être aussi diverse que des carcasses d'animaux morts, des feuilles tombées, des fientes d'oiseaux, des restes de nourriture, des tontes de gazon ou le contenu des eaux usées, pour n'en citer que quelques composants du substrat. Cependant, le fumier de bétail et les décharges sont les plus connus pour la libération abondante de CH₄.
Lorsque nous parlons de recyclage, nous ne désignons pas nécessairement l'utilisation répétée du même matériau. Le gaz naturel en tant que combustible fossile se forme sur des éons et n'est donc pas en soi une source d'énergie renouvelable. Commençant par du zooplancton et du phytoplancton fossilisés, ces organismes se déposent sur le fond océanique et se mélangent ensuite à la matière inorganique. L'énergie du gaz naturel a commencé comme de la lumière solaire piégée par le plancton. Il s'agit clairement d'une évolution s'étendant sur des millénaires, voire des millions d'années. Alors, qu'est-ce que tout cela a à voir avec le recyclage ?
En captant le méthane des décharges et des lagunes de fumier — dont la version brute est appelée biogaz — les producteurs ne récoltent pas seulement une forme d'énergie abondante, ils empêchent également ce CH₄ de s'échapper dans l'atmosphère et de provoquer des ravages environnementaux en tant que gaz à effet de serre nocif. Ainsi, comme le recyclage domestique, cela implique de séparer les composants précieux des déchets. L'extraction du méthane des déchets est le recyclage du biogaz, c'est-à-dire la séparation d'une source d'énergie précieuse des impuretés.
La capture du méthane à partir de matières organiques n'est pas une nouveauté. Le biogaz était utilisé pour éclairer les lampadaires au XIXe siècle et pour la cuisson dans les pays pauvres du monde entier. Cependant, la technologie s'est tellement améliorée que le biogaz est désormais disponible pour les réseaux électriques et les flottes de transports publics. Pourtant, la digestion anaérobie fonctionne comme elle l'a toujours fait.
En prenant le fumier comme exemple, les déchets animaux sont introduits dans un réservoir sans oxygène pour que la digestion ait lieu. La première phase est l'hydrolyse bactérienne, où les polymères insolubles sont d'abord décomposés. Ensuite, l'acidogénèse permet de prendre les composés désormais utilisables, c'est-à-dire les sucres et les acides aminés, et de les reconfigurer davantage en dioxyde de carbone (CO₂), en ammoniac (NH₃), en hydrogène (H) et en acides organiques. Troisièmement, l'acétogénèse convertit les acides organiques en acide acétique. Enfin, les méthanogènes transforment le NH₃, le CO₂, le H et l'acide acétique en CH₄ et CO₂. La seule tâche restante est de purifier le méthane du dioxyde de carbone et des substances traces.
Le matériau restant est le digestat. Celui-ci est souvent synthétisé pour servir d'engrais, de litière et pour une multitude d'autres usages. Pendant ce temps, le méthane nécessite un traitement en fonction de son utilisation finale. Comme indiqué précédemment, la technologie des digesteurs ne cesse de gagner en sophistication. Les digesteurs se répartissent en quatre grandes catégories.
sont largement utilisés aux États-Unis. Cette conception maintient le substrat constamment agité et la chaleur à des températures optimales précises. Les réservoirs sont en béton ou en acier et reçoivent un substrat dilué afin de faciliter le mélange.
reçoivent une nouvelle charge (substrat) sans appliquer de chauffage ou de mélange significatif. Les réservoirs ont une forme longue et étroite. Ces digesteurs apparaissent principalement dans les fermes laitières où le fumier est collecté par raclage.
sont une sorte d'hybride entre les conceptions à mélange complet et à flux piston. Un mélange régulier est présent mais la dilution du substrat ne l'est pas. Ces digesteurs, eux aussi, donnent les meilleurs résultats dans les exploitations laitières et, comme pour le flux piston, les réservoirs sont souterrains.
accumulent la matière organique en un tas et pulvérisent le tas avec des microbes et une charge plus fraîche. Des vessies souples se trouvent au-dessus du contenu du réservoir et reçoivent le biogaz ascendant. Fidèle à son nom, le digesteur sec traite une charge avec le pourcentage le plus élevé de solides. Il est particulièrement adapté aux déchets végétaux des jardins.
En résumé, le gaz naturel n'est pas soumis au recyclage au sens traditionnel. Au lieu de cela, le gaz naturel renouvelable, le biogaz, complète le gaz naturel géologique et est disponible en quantité apparemment illimitée. Cela est prometteur pour les projets d'énergie verte.
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