Plateforme technologique ACTIPOLISH®

BIOGAZ — TECHNOLOGIE ACTIPOLISH®

Traitement chimique ciblé des composés soufrés par lavage gaz-liquide

DOSSIER TECHNIQUE — PAGE 02 / 05

1. Principe général de la technologie

ACTIPOLISH® repose sur la mise en contact d'un flux gazeux pollué avec une solution réactive circulant dans une installation de lavage gaz-liquide.

Les polluants concernés sont transférés vers la phase liquide où ils peuvent subir une transformation chimique ciblée.
Les produits réactionnels font ensuite l'objet d'une biodégradation dont la faisabilité a été confirmée par les travaux de PTC Systems.

Cette approche distingue la technologie d'un simple procédé d'adsorption, dans lequel les polluants sont retenus sur un matériau jusqu'à saturation.

Étape	Mécanisme	Objectif
1. Contact gaz-liquide	Mise en contact du biogaz avec la solution réactive.	Favoriser le transfert des polluants.
2. Absorption	Passage des espèces ciblées dans la phase liquide.	Rendre les polluants accessibles à la réaction chimique.
3. Transformation chimique	Réaction des composés soufrés avec le réactif actif.	Transformer H2S et mercaptans.
4. Recirculation	Circulation contrôlée de la solution de lavage.	Maintenir le contact et l'homogénéité de la solution.
5. Gestion de la solution	Suivi de la consommation du réactif et gestion de la phase liquide.	Maintenir les performances du traitement.

2. Deux formulations complémentaires

La plateforme ACTIPOLISH® comprend deux formulations développées pour répondre à différentes conditions industrielles.

2.1 ACTIPOL® — Formulation alcaline

ACTIPOL® est une solution réactive alcaline dont la concentration de référence en matière active est de 21,2 %.

Elle est destinée notamment à la transformation chimique ciblée de l'H2S et des mercaptans. Son caractère fortement alcalin favorise également l'absorption de certaines espèces acides présentes dans les gaz.

2.2 BIOPOL® — Formulation carbonatée

BIOPOL® est une formulation carbonatée dont la concentration de référence en matière active est de 5 %.

Elle a été développée pour des applications dans lesquelles la présence importante de dioxyde de carbone nécessite une formulation adaptée.

Caractéristique	ACTIPOL®	BIOPOL®
Nature	Solution alcaline	Solution carbonatée
Concentration en actif	21,2 %	5 %
pH indicatif	Environ 13	10 à 10,5
Polluants ciblés	H2S et mercaptans	H2S et mercaptans
Positionnement	Traitements ciblés en milieu fortement alcalin	Gaz riches en CO2
Prix matières de référence	0,53 €/kg de solution	0,14 €/kg de solution

Les prix indiqués correspondent aux coûts matières de référence de PTC Systems, hors investissement, énergie, maintenance et autres charges d'exploitation.

3. Transformation chimique des composés soufrés

La technologie ACTIPOLISH® utilise un réactif organique actif dont la fonction est de transformer chimiquement les espèces soufrées ciblées.

Les réactions étudiées concernent notamment l'hydrogène sulfuré et les mercaptans. La transformation conduit à des produits organiques soufrés distincts des polluants gazeux initiaux.

La conception du procédé repose sur une réaction ciblée en phase liquide, associée à la disponibilité du réactif et à l'efficacité du transfert gaz-liquide.

3.1 Traitement de l'hydrogène sulfuré

L'H2S transféré dans la phase liquide réagit avec le réactif actif. La consommation stœchiométrique de référence retenue par PTC Systems est de deux équivalents de réactif actif par mole d'H2S.

Sur cette base, la consommation théorique correspond à 6,853 kg d'actif pur par kilogramme d'H2S traité.

3.2 Traitement des mercaptans

Les mercaptans peuvent également subir une transformation chimique ciblée. La consommation stœchiométrique de référence est d'un équivalent de réactif actif par mole de mercaptan.

Pour l'éthylmercaptan, la consommation théorique retenue est de 1,880 kg d'actif pur par kilogramme de polluant.

Polluant	Rapport stœchiométrique	Actif pur nécessaire
H2S	2 équivalents	6,853 kg/kg H2S
Éthylmercaptan	1 équivalent	1,880 kg/kg EtSH

Ces consommations correspondent aux bilans théoriques de réaction. Le dimensionnement industriel doit également prendre en compte les conditions de transfert, les variations de composition et les éventuelles consommations annexes.

4. Fonctionnement d'une colonne de lavage

Une installation ACTIPOLISH® peut être organisée autour d'une colonne de contact gaz-liquide alimentée par une solution réactive mise en recirculation.

Le biogaz traverse la colonne et rencontre la solution de lavage.
Le garnissage ou les dispositifs de distribution favorisent la surface d'échange entre les phases.

Équipement	Fonction industrielle
Colonne de lavage	Assurer le contact gaz-liquide.
Garnissage	Augmenter la surface de contact entre les phases.
Réservoir de solution	Stocker la phase liquide réactive.
Pompe de recirculation	Assurer le débit liquide dans la colonne.
Distribution liquide	Répartir la solution sur la section de contact.
Séparateur de gouttelettes	Limiter l'entraînement de liquide vers le gaz traité.
Instrumentation	Contrôler les débits, pressions, températures et pH.
Analyseurs	Suivre les polluants à l'entrée et à la sortie.

4.1 Circulation à contre-courant

Dans une configuration classique, le gaz peut circuler du bas vers le haut de la colonne, tandis que la solution liquide est distribuée depuis la partie supérieure.

Cette circulation à contre-courant permet de maintenir un contact entre le gaz et la phase réactive sur la hauteur utile du garnissage.

4.2 Recirculation de la solution

La solution est récupérée dans la partie inférieure de l'installation, puis renvoyée vers le système de distribution par une pompe de recirculation.

La concentration en actif, le pH et les autres paramètres de fonctionnement doivent être suivis afin de maintenir la capacité de traitement recherchée.

5. Paramètres de fonctionnement

Le fonctionnement industriel d'une colonne ACTIPOLISH® dépend de plusieurs paramètres qui doivent être étudiés conjointement.

Paramètre	Influence principale
Débit de biogaz	Temps de contact et dimensionnement.
Concentration en H2S	Charge massique à traiter.
Concentration en mercaptans	Consommation complémentaire de réactif actif.
Teneur en CO2	Choix de formulation et équilibre de la phase liquide.
Débit de recirculation	Mouillage du garnissage et transfert de matière.
Température	Équilibres gaz-liquide et cinétique des réactions.
pH	État chimique de la solution réactive.
Perte de charge	Énergie nécessaire à la circulation du gaz.

Les études de PTC Systems envisagent des applications à pression atmosphérique et dans une plage de températures de l'ordre de 20 à 85-90 °C, selon les configurations.

Ces valeurs définissent un domaine d'étude et ne constituent pas une garantie de performance pour toute composition de biogaz.

6. Cas particulier des biogaz riches en CO2

Les biogaz contiennent généralement une proportion importante de dioxyde de carbone.

Dans une solution fortement alcaline, le CO2 peut interagir avec les constituants de la phase liquide et modifier son équilibre chimique.

La formulation BIOPOL® a été développée pour répondre à certaines contraintes rencontrées dans ces milieux riches en dioxyde de carbone.

7. Siloxanes : captage physique éventuel

Certains biogaz, notamment ceux issus des boues de stations d'épuration, peuvent contenir des siloxanes volatils.

Ces composés organosiliciés sont susceptibles de produire des dépôts minéraux lors de leur combustion dans les moteurs.

Les procédés conventionnels font notamment appel à l'adsorption sur des matériaux adaptés.

Dans une installation ACTIPOLISH®, une autre possibilité mérite d'être étudiée : le transfert et l'entraînement d'une fraction des siloxanes dans la phase liquide sodique au cours du lavage gaz-liquide.

Ce mécanisme éventuel ne nécessite pas obligatoirement leur destruction chimique. Il pourrait résulter d'un captage physique ou d'une dispersion dans la solution de lavage.

Cependant, certains siloxanes, notamment D4 et D5, présentent une faible solubilité dans l'eau. Leur captage ne peut donc être considéré comme acquis.

Phénomène envisagé	Statut
Transfert gaz-liquide	À caractériser expérimentalement.
Entraînement dans la phase sodique	Hypothèse de captage physique.
Hydrolyse alcaline éventuelle	Réaction possible selon les conditions, non démontrée dans le procédé.
Abattement industriel	Non quantifié à ce stade.

8. Gestion des produits réactionnels

La transformation chimique des polluants soufrés conduit à la formation de produits réactionnels présents dans la phase liquide.

PTC Systems indique avoir confirmé leur biodégradation sans formation de nouveaux polluants dans les conditions des études réalisées.

La gestion industrielle de la solution doit néanmoins tenir compte des concentrations accumulées, des caractéristiques des effluents et des exigences réglementaires du site concerné.

La biodégradation confirmée constitue un élément important du concept chimico-biologique de la plateforme ACTIPOLISH®.

9. Instrumentation et contrôle

Une installation industrielle doit permettre de suivre les principaux paramètres de fonctionnement afin d'assurer une exploitation régulière.

Mesure	Objectif
H2S à l'entrée	Connaître la charge polluante.
H2S à la sortie	Contrôler l'abattement.
Mercaptans	Vérifier le traitement des composés soufrés organiques.
pH de la solution	Surveiller les conditions chimiques.
Débit liquide	Maintenir les conditions de lavage.
Pression différentielle	Détecter une évolution des conditions hydrauliques.
Température	Suivre les conditions opératoires.

Les mesures analytiques doivent être adaptées aux concentrations recherchées et aux limites de détection des instruments utilisés.

10. Adaptation aux installations existantes

La technologie ACTIPOLISH® peut être étudiée comme une étape complémentaire dans une chaîne de traitement du biogaz existante.

Son intégration peut être envisagée en amont d'équipements sensibles aux composés soufrés ou dans une ligne de purification destinée à la valorisation énergétique.

Le choix de l'emplacement dépend des conditions du gaz, de la présence éventuelle de condensats et des contraintes propres à l'installation.

L'intégration doit également prévoir la sécurité liée au méthane, la prévention des atmosphères explosives, la compatibilité des matériaux et les dispositifs de contrôle.

11. Avantages technologiques recherchés

La plateforme ACTIPOLISH® a été conçue autour de plusieurs objectifs industriels :

Objectif	Intérêt potentiel
Traitement ciblé	Transformation chimique de l'H2S et des mercaptans.
Formulations complémentaires	Adaptation à différentes compositions gazeuses.
Lavage en recirculation	Contact gaz-liquide dans un équipement industriel classique.
Produits réactionnels biodégradables	Perspective de gestion biologique des produits formés.
Intégration industrielle	Possibilité d'étude sur des installations existantes.
Dimensionnement économique	Calcul des consommations à partir des charges polluantes.

Les performances et avantages économiques réels doivent être établis pour chaque application en fonction des conditions d'exploitation et des résultats d'essais disponibles.

12. Synthèse technique

ACTIPOLISH® associe une technologie de lavage gaz-liquide à une transformation chimique ciblée des composés soufrés.

Ses deux formulations, ACTIPOL® et BIOPOL®, permettent d'envisager différentes configurations de traitement selon la composition des biogaz.

La transformation de l'H2S et des mercaptans constitue le cœur du procédé.
Le captage éventuel d'autres contaminants, notamment les siloxanes, représente une perspective complémentaire nécessitant une validation expérimentale.

Suite du dossier

La page 03 présentera les applications industrielles de la technologie ACTIPOLISH® dans les différentes filières de production et de valorisation du biogaz : méthanisation agricole, stations d'épuration, biodéchets, agroalimentaire et installations de biométhane.

PTC Systems — ACTIPOLISH®

www.ptc.systems