PTC System et les produits gaziers

Les gaz combustibles d'origine fossile

Le gaz naturel

Le gaz naturel est le type de gaz le plus courant en usage domestique car il est distribué directement aux consommateurs via un système de canalisations centralisé.
Le gaz naturel - d'où son nom - est extrait directement du sous-sol et subit très peu de transformations.

Les différents composants sont :

• Le méthane, composant principal du gaz naturel
• Les gaz naturels comme le propane ou le butane
• Des composés corrosifs comme les gaz soufrés
• Des sous-produits qui ne sont pas combustibles et qui extraits avec le gaz naturel réduisent son pouvoir calorifique.

Définition du gaz naturel
Le gaz naturel est un type de gaz naturellement présent dans notre environnement.
Il appartient à la catégorie des ressources énergétiques fossiles, au même titre que le pétrole, le charbon, le propane ou le butane.
Principalement composé de méthane, il résulte de la transformation de matières organiques dans des formations géologiques.
Il s'agit d'un processus naturel de plusieurs millions d'années qui permet d'obtenir l'énergie fossile la moins polluante au monde.

La production du gaz naturel
La production du gaz naturel peut être résumée en 2 étapes clés :

• l'extraction du gaz naturel présent dans le sous-sol dans une formation géologique perméable ;
  
• l'épuration du gaz naturel pour le rendre utilisable à son transport et à sa consommation.
  C'est à ce niveau que la purification avec PTC System trouve tout son intérêt

Le gaz est ensuite transporté par gazoducs ou méthaniers et distribué par des réseau locaux.
Le méthane est naturellement inodore, il est odorisé pour des raisons de sécurité.

L'utilisation du gaz naturel
Le gaz naturel est aujourd'hui l'une des ressources énergétiques les plus utilisées dans le monde.
En France, on utilise principalement le gaz naturel :

• comme source de chauffage (chauffage des locaux, production de vapeur pour l'industrie, eau chaude sanitaire),
  
• comme source pour la production d'électricité.

Les avantages du gaz naturel
Disposant de réserves géologiques importantes, le gaz naturel est une ressource énergétique économique, fiable et performante qui a su séduire de nombreux consommateurs dans l'industrie, le secteur tertiaire et le secteur résidentiel.
Le gaz naturel présente de nombreux atouts, ce qui en fait une alternative très intéressante pour la production de chauffage, mais aussi pour la cuisson et le transport :

• Il s'agit du combustible fossile le moins polluant, car sa combustion génère principalement du CO2 et de la vapeur d'eau.
  
• Par rapport aux autres combustibles, le gaz naturel n'émet que 30 à 50% d'émissions de CO2.
  
• Pour produire 1 kWh, le gaz naturel émet uniquement 234 g de CO2.
  Pour produire la même quantité, le fioul rejette quant à lui 300 g de CO2 et le charbon 384 g.
  
• Autre atout du gaz naturel, lors de sa combustion il n'émet quasiment pas de particules fines et beaucoup moins de gaz à effet de serre.

Véritable acteur de la transition énergétique, le gaz naturel est capable de s'associer avec d'autres sources renouvelables telles que le photovoltaïque ou l'éolien.
N'étant pas tributaire de la météo, il offre un véritable complément à ces solutions vertes intermittentes par nature.
Il est à l'heure actuelle l'un des seuls moyens capables de réduire les émissions de CO2, notamment dans le domaine de l'industrie et du transport.
Le gaz naturel est une solution intéressante pour remplacer à terme le charbon et le pétrole.

Les gaz propane et butane

Le gaz propane et le gaz butane sont des gaz dérivés du pétrole, commercialisés sous forme de bouteilles de gaz ou par remplissage de citerne.
Ce sont ce qu'on appelle des GPL, Gaz de Pétrole Liquéfié (GPL).
Les GPL sont largement utilisés comme énergie de cuisson mais aussi pour le bricolage et le jardinage et pour des équipements de chauffage.
Le prix du gaz en bouteille est plus élevé que celui du gaz naturel.
Le gaz propane, très résistant au froid et susceptible de monter rapidement en pression, est privilégié pour les usages extérieurs.
A l'inverse, le gaz butane est plutôt recommandé en intérieur.

Les gaz 100% d'origine renouvelable

Biogaz et Biomethane

Ils sont issus d'un procédé de "méthanisation", c'est-à-dire de la fermentation de matières organiques (comme les déchets agricoles ou agro-alimentaires).
Le biométhane en particulier est un biogaz épuré, dont la composition est très proche de celle du gaz naturel.
Un atout de taille car on peut donc tout à fait l'injecter dans les réseaux de gaz naturel.
Le biogaz est un type de gaz ou un type d'énergie obtenu à partir d'un processus appelé "méthanisation". Il s'agit de laisser se dégrader, dans un environnement privé d'oxygène, des matières organiques comme les déchets agricoles, ménagers, industriels ou encore des boues de station d'épuration.
Lors de cette fermentation, il se dégage un gaz particulier : le biogaz.
Il est essentiellement constitué de méthane, composant identique à ce qui compose majoritairement le gaz naturel.
À noter que ce processus de méthanisation peut se dérouler de façon naturelle (dans un marais par exemple) ou être recréé de façon artificielle par l'homme (digesteur).

Biogaz : pour quel usage ?
Par son côté écologique et renouvelable, le biogaz est une ressource énergétique d'avenir, capable de couvrir une partie des besoins en gaz de la planète.
Il remplace le gaz naturel dans tous ses usages sur lieu de production ou par injection dans les réseaux de gaz naturel par exemple pour :

• · la production d'électricité dans un moteur à gaz ;
  
• · le chauffage dans des serres en agriculture ;
  
• · l'alimentation en carburant pour des voitures au gaz.

Avant injection dans le réseau, le biogaz produit est épuré, contrôlé et odorisé pour posséder toutes les caractéristiques du gaz naturel.
La biomasse désigne l'ensemble des matières organiques putrescibles, d'origine végétale et animale, à l'instar des déchets de bois et des résidus verts.
Le processus biochimique - communément appelé méthanisation de la biomasse - se distingue de la chaîne gazière traditionnelle, mais poursuit les mêmes objectifs?: fournir aux consommateurs l'énergie d'origine renouvelable nécessaire à la production d'eau chaude et de chauffage.

Méthanisation de la biomasse : définition et fonctionnement
La méthanisation de la biomasse consiste à isoler en milieu fermé les matières organiques qui composent la biomasse, de manière à ce qu'elles se décomposent sous l'action de bactéries dont l'action suppose une absence totale d'oxygène.
On parle également de fermentation anaérobie pour évoquer le procédé.
La méthanisation de la biomasse permet d'obtenir :

• · un combustible du nom de biogaz qui contient du dioxyde de carbone (CO2), du méthane (CH4) et du sulfure d'hydrogène (H2S),
  
• · du digestat, un résidu valorisable comme compost fertilisant dans le domaine de l'agriculture.

Le biogaz produit par ce procédé s'emploie pour les mêmes usages que le gaz naturel.
Il alimente les chaudières avec en prime la possibilité de produire de l'électricité et de servir de carburant automobile.

Que peut-on méthaniser ?
Nous l'avons évoqué ailleurs, la biomasse englobe un large éventail de matières organiques d'origine végétale ou animale, issues de la filière des déchets.
Par exemple, il est possible de méthaniser :

• · des déchets d'origine industrielle (secteur animal et végétal),
  
• · des déchets solides d'origine agricole : déjections des animaux d'élevage, substrats végétaux, etc.,
  
• · du bois, de la sciure de bois et autres dérivés,
  
• · des journaux et des emballages,
  
• · des déchets textiles.

Il est également possible d'exploiter des effluents liquides, c'est-à-dire les eaux usées, comme les lisiers, les boues d'épuration et les effluents d'origine agro-alimentaire.
Les déchets constituant la biomasse sont collectés à l'intérieur d'une cuve cylindrique : le méthaniseur, également appelé digesteur.
Le méthaniseur est hermétiquement fermé.
C'est cette absence d'air, et plus précisément d'oxygène, qui active les réactions biologiques, autrement dit l'action des bactéries.

En quoi consiste le processus de méthanisation ?
On identifie trois étapes distinctes au cours du processus de méthanisation de la biomasse :

• · Hydrolyse et acidogénèse : les macromolécules complexes comme les protéines et les lipides se transforment en éléments plus simples comme des acides aminés et des acides gras.
  
• · Acétogénèse : des micro-organismes (bactéries) transforment les éléments obtenus par acidogénèse en acide acétique.
  
• · Méthanogénèse : l'acide acétique subit une nouvelle transformation pour devenir du méthane et du gaz carbonique.

Au terme de ce processus complexe, il ne reste plus que le digestat, qui peut être directement valorisé ou stocké.
Attention : il ne faut pas confondre méthanisation et méthanation. Le second procédé vise à la production de méthane seul.
Les enjeux de ce procédé Les préoccupations d'ordre écologique plaident en faveur de l'exploitation des déchets de biomasse pour produire de l'énergie.

La méthanisation de la biomasse favorise le système de circuit court.
le système d'exploitation des déchets permet de maîtriser intégralement la production énergétique en local.
Le type de gaz qui en résulte se substitue parfaitement à toute autre source d'énergie, au gaz naturel par exemple.
La méthanisation de la biomasse est une option écologique, et représente une solution performante tant pour le secteur de la production d'énergie que pour celui du traitement des déchets.
Le système, basé sur le recyclage, permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre et le niveau de pollution atmosphérique.
En outre, la méthanisation de la biomasse permet de combattre l'inconfort visuel et sanitaire occasionné par le stockage des biodéchets et des matières organiques, et permet de contourner la problématique du manque d'espace pour les décharges au sol.

Quelques chiffres clés pour mieux comprendre son potentiel
15 000 tonnes de déchets organiques traitées en une année par une unité de méthanisation pourvoient à des besoins énergétiques considérables:

• · l'approvisionnement de 60 bus urbains(1) en carburant,
• · l'alimentation en chauffage de 700 logements ou la production d'eau chaude sanitaire pour 3 500 logements,
• · les besoins électriques spécifiques de 1 300 logements (par cogénération) et la production d'eau chaude sanitaire pour 2 000 autres logements(1).

L'avenir de la méthanisation
La méthanisation de la biomasse vise, outre l'utilisation des énergies renouvelables pour produire chauffage et eau chaude, la valorisation des déchets.
Il s'agit d'un volet central de la politique gouvernementale actuelle en matière d'environnement, l'avenir du procédé s'annonce donc reluisant.
Le ministère de la Transition écologique et solidaire se déclare lui-même confiant quant à l'avenir de cette filière.
Des appels à projets ont d'ailleurs été lancés entre 2014 et 2017 dans l'optique de créer 1 500 méthaniseurs en France en 3 ans.
À noter que la qualité du tri des biodéchets à la source détermine la qualité du digestat et du biogaz qui résultent de la méthanisation de la biomasse.
Cette étape de tri constitue donc un levier central pour assurer la pérennité du procédé.

Le biopropane

Le biopropane est un biogaz 100% renouvelable développé depuis seulement quelques années.
Il est tout aussi performant que du propane classique puisqu'il possède toutes les mêmes propriétés.
Son autre intérêt est qu'il réduit de 78% les émissions de CO2 par rapport à son jumeau fossile.
La molécule étant identique, cela permet de commercialiser ce type de gaz dans les citernes ou sur le réseau de distribution classique.
Le biopropane est produit dans les raffineries à partir d'intrants d'origine agricole (huiles végétales) et des sous-produits d'origine industrielle (huiles recyclées).
Ces huiles sont ensuite hydrotraitées pour produire le biopropane.

les gaz de synthèse ou Syngas (Voir la page "syngas")

Purification des produits gaziers avec PTC System

Pour le biogaz utilisé: Voir la page Biogaz

• comme source de chauffage (chauffage des locaux, production de vapeur pour l'industrie, eau chaude sanitaire),
  
• comme source pour la production d'électricité.

Pour le biogaz utilisé comme source de biomethane destiné à l'injection dans les réseaux de distribution du gaz : (Voir la page "Bioenergies")

Conclusions

Avec PTC System nous remplissons parfaitement les critères de désulfuration d'un produit gazier d'origine naturelle comme renouvelable pour une utilisation énergétique.
Le traitement consiste à un échange gaz/liquide ou liquide/liquide pour la modification chimique des composés soufrés contenus dans les fluides à purifier.
Les phases aqueuses de purification sont dirigées vers une station d'épuration biologique pour destruction totale sans émission de nouvelles nuisances.

Il faut noter que l'emploi d'un oxydant dans des technologies concurrentes génére obligatoirement des di-sulfures ou poly-sulfures créant ainsi une nouvelle nuisance.