Du biogaz au biométhane : les étapes clés de la méthanisation expliquées

La méthanisation s’impose comme une technologie centrale dans la transition énergétique, transformant les déchets organiques en biogaz et en digestats valorisables. Ce processus biologique, utilisant l’action de micro-organismes en l’absence d’oxygène, produit une énergie renouvelable qui peut être utilisée sous forme de biogaz ou raffinée en biométhane, une alternative durable au gaz naturel fossile. Un élément essentiel de ce processus est l’hydroxyde de fer, qui joue un rôle clé dans la purification du biogaz pour le rendre exploitable et conforme aux normes.

Voici les étapes clés de la méthanisation, depuis la collecte des matières premières jusqu’à la transformation du biogaz en biométhane.

La méthanisation commence par la collecte de matières organiques adaptées, issues de diverses sources :

• Déchets agricoles : Effluents d’élevage, résidus de culture.
• Déchets alimentaires : Restes de cuisine, biodéchets industriels ou ménagers.
• Boues d’épuration : Déchets organiques issus du traitement des eaux usées.
• Déchets verts : Tontes de pelouse, feuilles mortes.

Ces matières doivent subir un prétraitement, souvent mécanique, pour être homogénéisées et débarrassées des éléments indésirables (plastiques, métaux). Une fois préparées, elles sont introduites dans les digesteurs anaérobies.

Dans les digesteurs, les micro-organismes dégradent la matière organique en l’absence d’oxygène. Ce processus biologique se déroule en plusieurs phases :

• Hydrolyse : Les polymères complexes (glucides, lipides, protéines) sont décomposés en molécules plus simples.
• Acidogénèse : Les molécules simples sont transformées en acides gras volatils, alcool, CO₂ et H₂.
• Acétogénèse : Les acides gras sont convertis en acide acétique, hydrogène et dioxyde de carbone.
• Méthanogénèse : Les méthanogènes transforment l’acide acétique et le dioxyde de carbone en méthane.

Le produit final de cette digestion est un mélange gazeux appelé biogaz, composé principalement de méthane (CH₄) et de dioxyde de carbone (CO₂), avec des traces de contaminants tels que le sulfure d’hydrogène (H₂S) et des siloxanes.

Le biogaz brut, directement issu des digesteurs, contient des impuretés qui doivent être éliminées pour le rendre utilisable. C’est ici que l’hydroxyde de fer joue un rôle crucial.

Les impuretés présentes dans le biogaz, comme le H₂S, sont :

• Toxiques : Le H₂S est un gaz corrosif qui peut endommager les équipements.
• Polluantes : Certaines traces de composés organiques volatils nuisent à la qualité de l’air.
• Incompatibles avec les normes : Le biogaz injecté dans les réseaux de gaz naturel doit respecter des seuils de pureté stricts.

L’hydroxyde de fer est couramment utilisé pour éliminer le H₂S du biogaz grâce à une réaction chimique qui transforme ce gaz en sulfure de fer solide (FeS). Cette étape est essentielle pour :

• Protéger les équipements : En réduisant la corrosion, les infrastructures (moteurs, turbines, conduites) durent plus longtemps.
• Améliorer la qualité du gaz : Le biogaz purifié peut être valorisé pour des usages plus exigeants comme l’injection dans les réseaux.

Le produit FERHYDROX, proposé par CMMP, est une solution performante et adaptée à ce type de traitement, garantissant une purification efficace et une facilité d’utilisation dans divers contextes industriels.

Une fois le biogaz purifié, il peut être utilisé tel quel pour produire de l’électricité ou de la chaleur via la cogénération. Cependant, pour être injecté dans les réseaux de gaz naturel ou utilisé comme carburant, il doit subir une étape supplémentaire de raffinage pour devenir du biométhane.

Procédés de raffinage

Plusieurs technologies permettent de séparer le méthane des autres composés :

• Épuration par membranes : Une technologie qui sépare le CH₄ et le CO₂ grâce à des membranes semi-perméables.
• Absorption chimique : Le CO₂ est capturé par des solutions chimiques spécifiques.
• Cryogénie : Une méthode qui refroidit le biogaz pour isoler le méthane sous forme liquide.

Qualité finale

Le biométhane ainsi produit est chimiquement équivalent au gaz naturel fossile. Il peut être :

• Injecté dans les réseaux de distribution : En remplacement direct du gaz naturel.
• Transformé en bioGNV (Gaz Naturel pour Véhicules) : Une alternative durable pour les transports.

Parallèlement à la production de biogaz, la méthanisation génère des digestats, résidus solides ou liquides riches en nutriments. Ces digestats sont utilisés comme fertilisants naturels en agriculture, remplaçant efficacement les engrais chimiques. Les avantages des digestats :

• Richesse en nutriments : Azote, phosphore et potassium essentiels pour les sols.
• Réduction des impacts environnementaux : En évitant l’usage d’engrais synthétiques, la méthanisation limite les pollutions des sols et des nappes phréatiques.
• Bouclage de l’économie circulaire : Les déchets agricoles sont valorisés dans un cycle vertueux, renforçant la durabilité des exploitations.

Le passage du biogaz brut au biométhane est un processus en plusieurs étapes qui illustre le potentiel de la méthanisation à transformer nos déchets en ressources précieuses. La collecte des matières organiques, la digestion anaérobie, la purification avec des produits comme l’hydroxyde de fer, et la transformation en biométhane montrent comment cette technologie peut contribuer à une transition énergétique durable.

Grâce à des innovations comme FERHYDROX de CMMP, les performances des installations sont optimisées, garantissant une meilleure qualité du biogaz et une durabilité accrue des équipements. La méthanisation s’impose ainsi comme une solution incontournable pour répondre aux défis environnementaux, énergétiques et économiques de notre époque.

CMMP, spécialiste des matériaux minéraux depuis 1932, propose FERHYDROX, un hydroxyde de fer de haute qualité conçu la méthanisation. Ce produit performant garantit une efficacité optimale pour capter le H₂S, contribuant ainsi à des solutions industrielles durables et respectueuses de l’environnement.