PTC System face aux algues vertes en Bretagne

Un plan de lutte contre la prolifération des algues vertes (PLAV) existe en Bretagne depuis 2010. Dans le cadre de la troisième étape de ce PLAV (2022-2027), une nouvelle stratégie, ambitieuse et concertée, a été élaborée. Le plan est structuré entre autres autour d'un volet curatif. Des éléments de bilan montrent qu’une dynamique a été engagée sur les 8 baies algues vertes, grâce à l’appui des collectivités et des prescripteurs. Ainsi, plus de 50 % des exploitants agricoles concernés se sont appropriés leurs objectifs individuels à atteindre, et plus de 400 exploitants se sont d'ores et déjà engagés dans un dispositif d'évolution des pratiques agricoles. La mobilisation des agriculteurs doit se poursuivre en 2024.

• Traitement par compostage
  Les algues ramassées sont mélangées à des produits de type déchets verts, à l’aide d’un mélangeur qui répartit la matière organique et augmente la porosité du produit pour le composter.
  Une fois le mélange mis en fermentation dans des tunnels de compostage, il est transféré dans des tunnels de maturation.
  En fonction du processus privilégié par les stations de traitement, le produit stabilisé final peut être:
• soit un composant inerte constitué essentiellement de sable
• soit un compost valorisable par épandage, permettant d’amender les parcelles agricoles.
  
  
• Traitement par épandage
  Les algues vertes sont épandues directement sur les parcelles, les ulves servant de fertilisant aux productions agricoles.
  Après un temps de ressuyage, les algues doivent être épandues le plus rapidement possible afin d’éviter toute fermentation.
  
  
• Traitement par séchage
  L’unité de traitement de Launay-Lantic sèche les algues vertes de la baie de Saint-Brieuc.
  Les ulves ramassées sur les plages sont transportées à l’unité de traitement de Lantic, qui a été avisée, la veille, d’un arrivage. Après la pesée du camion, les algues sont déposées sur la plateforme et mélangées au même volume de « structurants ligneux », c’est-à-dire des branchages qui permettent à l’air de circuler. Ce mélange est ensuite stocké et séché pendant deux semaines, dans des boxes ventilés, où de l’air à 60 °C est pulsé en continu.
  Ce procédé de soufflerie permet d’éviter la putréfaction, et donc la formation d’hydrogène sulfuré, le fameux H2S.

  La matière issue du séchage des algues, elle est essentiellement composée de sable. Des études de valorisation du produit, en tant qu’amendement calcique des terres agricoles, n’ont pas été concluantes (sa teneur en oxyde de calcium, CaO, s’avère insuffisante).
  Mais des tests ont été menés avec la Chambre d’agriculture et il semble avoir un intérêt en tant que support de culture.

Un produit difficile à exploiter

Intéressantes du point de vue de leur composition, les algues sont toutefois difficiles à utiliser au niveau industriel, car leur production est irrégulière et imprévisible.
Et les contraintes pour les transformer ne sont pas minces. Il faut les traiter dans les 3-4 jours après qu'elles se sont échouées sur la plage pour éviter qu'elles ne pourrissent. Humides, elles sont difficilement transportables car elles contiennent énormément d'eau.
Asséchées, elles sont beaucoup plus maniables mais il faut pour cela disposer d'un combustible peu cher à proximité. «C'est faisable si vous disposez d'une station d'épuration qui dégage des gaz, par exemple», souligne Yannick Lerat, responsable de la plateforme analyses et gestion des connaissances au Centre d'étude et de valorisation des algues (Ceva) Il faut en outre les débarrasser du sable qu'elles contiennent quand on les ramasse sur la plage - un processus assez délicat.
Mais une fois réduite en farine ou en galettes, l'ulve voit sa valeur exploser : 2000 à 3000 euros la tonne.
Une fois «stabilisée», la matière est éligible pour un certain nombre de transformations industrielles, souligne Yannick Lerat. «Les algues vertes peuvent intervenir dans la fabrication de nombreux produits: Cosmétiques, produits chimiques, matériaux comme le carton ou les plastiques, nourriture pour les animaux,
voire pour les hommes».

PTC System propose la sécurisation des dépôts d'algues: la pulvérisation ou l'arrosage

La décomposition à l'air libre des algues vertes non ramassées sous 24 h se traduit : soit par une croûte superficielle de teinte blanchâtre, soit par des dépôts de couleur foncée, bleutée à noire. Ce phénomène de putréfaction engendre des émanations d'hydrogène sulfuré (H2S), un gaz très toxique. Ce gaz est invisible mais présente une odeur forte d’œuf pourri. En se décomposant les algues libèrent des gaz qui ne sont pas les mêmes selon s’il y a présence ou non d’oxygène : En présence d’oxygène, le soufre des algues se transforme en sulfates, et le CO en CO2 En condition anaérobie (absence d’oxygène), la fermentation des algues produit de l’H2S (4 à 35%), du méthane, du CO2, et de l’azote

Algues Ulvaceae

Les algues échouées ne commencent à se décomposer qu’au bout de 2 ou 3 jours, et c’est à ce moment que l’H2S commence à se former.
Les algues échouées en haut des plages, sont les plus propices à se décomposer, du fait qu’elles sèchent plus rapidement et qu’une « croûte » se forme en surface ce qui accélère la prolifération de l’H2S en formant des poches de gaz

Nous proposons une solution expérimentale innovante et inédite de destruction curative ou préventive sur place des émanations de l'H2S dans un système de pulvérisation ou d'arrosage périodique avec PTC System.
Ce traitement modifiera chimiquement l'hydrogène sulfuré (composé inorganique) en substance organique très rapidement et naturellement biodégradable.

Ce traitement est applicable sur les stockages d'algues en attente de compostage, épandage ou séchage.

Autre piste proposée avec PTC System: la production d'énergie

En Bretagne, comment se débarrasser des algues vertes (Ulves)
Sous l'effet d'une tendance à un réchauffement climatique, sous l'effet de rejets aqueux des déchets d'élevages et de ruissellements d'eau en bordure de littoral on observe des dépôts d'algues conséquents. Chaque année, environ 40.000 mètres cubes d'algues vertes s'échouent et sont ramassées sur les plages d'une cinquantaine de communes.

L'association écologique "Eau et Rivières de Bretagne" a estimé quant à elle le prix à 1 milliard d'euros en trente ans.
Une chose est sûre, comme on l'a vu ci-dessus, certains chercheurs travaillent sur l'utilisation de ces algues pour en faire du compost.
Il existe de nombreux plans de prévention pour lutter contre l'eutrophisation chimique due aux élevages intensifs et aux apports d'engrais azotés dans les cultures.
Cependant les plans de traitement direct des algues sont très limités: Épandage direct et compostage. (Voir: plan_algues_vertes.pdf).

Deux études Irlandaises, de 2013 et 2014, ont mis en avant un rendement supérieur de 17 % dans le cas d'une co-méthanisation algue verte/lisier en appliquant, pour un rendement optimum, un ratio de 25 % d'algues pour 75 % de lisier.
Ce ratio présente l'intérêt de maintenir l'activité même en cas de réduction des apports en algues, tout en réduisant les épandages de lisier, sources de nitrates, à l'origine même des marées vertes.
La production de chaleur lors de la méthanisation, peut également être forte utile, en particulier pour le séchage des fourrages et des céréales destinées à l'alimentation du bétail, séchage que la météo en Bretagne rend souvent malaisé.
L'utilisation de cette chaleur est donc un atout majeur dans une région agricole de ce type car elle permet de récolter et sécher la luzerne, un fourrage riche en protéines, au meilleur moment de son développement, chose normalement impossible en Bretagne, sans apport de chaleur.

Le processus de méthanisation, au cours duquel les algues dégagent du gaz, et donc produisent de l'énergie, au contact de bactéries, est déjà utilisé dans des projets pilotes au Japon.
Le problème, c'est que son rendement n'est pas fantastique et qu'il émet du souffre, corrosif pour les installations
.
La fabrication de bioéthanol, un carburant à base d'algues vertes, fait aussi l'objet de plusieurs recherches en France.

La méthanisation des algues
Les algues vertes sont riches en azote organique étant, qui se trouve pour partie, minéralisé sous sa forme ammoniacale impactant tout plan d'épandage mis en place pour l'exploitation agricole.

La méthanisation des algues vertes pour produire du biogaz, du Bio-méthane et éventuellement de l'électricité est relatée théoriquement possible mais jamais appliquée à notre connaissance.

A ce jour, la méthanisation des algues se heurte à un problème de taille avec les techniques actuelles:
La forte teneur en soufre des algues (jusqu'à 5 % du poids sec de l'algue, soit dix fois plus qu'un déchet vert ordinaire).

Ce problème de soufre est résolu avec PTC System qui permet d'éliminer des teneurs considérables en dérivés soufrés pour un coût très compétitif.
L'unité PTC System est positionnée directement en sortie de méthaniseur et fournit ainsi directement du biogaz purifié.
Une méthanisation réalisée en mélangeant algues (25%) et lisier d'élevage (75%) est réputée fonctionner selon des études Irlandaise…

Le PTC System. avec son module GasWash sont parfaitement adaptés techniquement et économiquement pour la purification des biogaz.

La technologie PTC System proposée permet :

• à ce stade de préserver le dioxyde de carbone (CO2) qui peut être valorisé séparement..
• d'éliminer dans la même opération les composées soufrés (H2S), les amines et l'eau
• de produire du biogaz partiellement purifié
  
  .

Schéma de l'installation

 

Description: Le module AmiWash Elinination des composés aminés dont ammoniac avec une solution d'acide sulfurique. Le module GasWash Séparation des composés soufrés (H2S principalement) et de dioxyde de carbone (CO2) Le module PTC System Modification chimique des composés soufrés avant rejet vers station d'épuration biologique. La schématisation de ce traitement correspond à un procédé en batch. Pour un procédé en continu il est nécessaire d'ajouter un second module PTC System en série permettant de basculer d'un module à l'autre: Une fois le premier module arrivé en saturation, le flux est basculé vers le deuxième module avant vidange vers la station d'épuration des eaux. Pendant ce temps, le premier module est remis en fonctionnement et ainsi de suite…. Note: Si le site n'est pas raccordé à une station d'épuration biologique des eaux, il faudra inclure un module POA à la suite du module PTCSystem.

Le biogaz purifié à ce stade est composé de méthane (CH4), de gaz carbonique (CO2) et d'air.

Évaluation avec une composition moyenne du biogaz à désulfurer

• CO2: 30.2% (30,2 m3) soit 60,4 kg.
• Methane: 30% (30,0 m3)
• Air (O2: 4,8% et N2: 34,6%) : 39,4% (39,4 m3) - Stripping et transport gazeux.
• Impuretés diverses (composés minoritaires): 0.4 % (0,4 m3) dont:
  • H2S: 10 620 mg/m3
  • Mercaptans: 260 mg/m3 (ethanethiol, methanethiol, propane and butanethiol)
  • Ammoniac: 1,1 mg/m3
  • Amines: 0,3 mg/m3

Principaux composés	Composition
Dioxyde de carbone CO2	30,2% (30,2 m3) soit 60,4 kg.
Méthane CH4	30% (30,0 m3) soit 21,6 kg. = 7 128 kWh théoriques
Air (O2: 4,8% et N2: 34,6%)	39,4% (39,4 m3) Stripping et transport gazeux
Impuretés diverses (composés minoritaires) dont:	20 % (0,2 m3)
Hydrogène sulfuré (H2S)	10 620 mg/m3
Mercaptans dont:
methanethiol	48 mg/m3
Ethanethiol	64 mg/m3
Propanethiol	88 mg/m3
Butanethiol	60 mg/m3
Autres diverses impuretés
Ammoniac NH3	1,1 mg/m3
Amines	0,3 mg/m3

Coûts PTC System correspondants:

• Modules GasWash et PTC System: 1 084 €/24h (soit 45,19 €/h)
  Pour mémoire un traitement à l'eau de Javel aurait couté 1 261 €/ 24/h (soit 52,54 €/h)
  
• Module AmiWash: moins de 1€/24h
  

Conclusions

La consommation de PTC System est proche de la théorie ce qui le différencie de la concurrence des procédés oxydants qui demandent des excès de réactif pour un résultat acceptable.