PTC Systems
Plateforme technologique
ACTIPOLISH®
BIOGAZ — ESSAIS INDUSTRIELS
ET PERSPECTIVES
Références expérimentales, performances
observées, transposition au biogaz et développement
industriel
DOSSIER
TECHNIQUE — PAGE 05 / 05
Objet de cette dernière
partie
La présente page rassemble les références
d'essais industriels disponibles pour la plateforme
ACTIPOLISH®, notamment dans le traitement
de l'hydrogène sulfuré et des mercaptans.
Elle examine leur intérêt pour le développement
d'applications dans la filière biogaz, en
distinguant les résultats effectivement observés
des perspectives de transposition à de nouvelles
installations.
1. Origine des références expérimentales
La technologie ACTIPOLISH® a fait l'objet
de travaux et d'essais appliqués au traitement
de gaz industriels et d'émissions odorantes
contenant des composés soufrés.
Les références disponibles concernent notamment
des installations de pétrochimie et de traitement
des eaux usées.
Ces milieux présentent des caractéristiques
différentes de celles du biogaz, mais ils comportent
des polluants communs, en particulier l'hydrogène
sulfuré et certains mercaptans.
Les résultats obtenus constituent des éléments
d'appréciation du fonctionnement de la transformation
chimique ciblée sur ces composés.
2. Essai industriel en pétrochimie
2.1 Conditions de l'essai
Une référence industrielle concerne le traitement
d'un courant gazeux contenant simultanément
de l'hydrogène sulfuré et de l'éthylmercaptan.
| Paramètre |
Valeur de référence |
| Secteur |
Pétrochimie |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
| H2S à l'entrée |
5,7 mg/m3 |
| Éthylmercaptan à l'entrée |
130 mg/m3 |
| Durée de l'essai |
30 heures |
| Colonne de traitement |
Hauteur 2 m ; diamètre 100 mm |
| Hauteur de garnissage |
1,20 m |
| Recirculation de la solution |
7,5 m3/h |
| Réservoir |
1 000 litres |
| Formulation |
ACTIPOL® à 21,2 % |
2.2 Résultats observés
Les résultats analytiques de cet essai ont
montré l'absence de détection de l'hydrogène
sulfuré et de l'éthylmercaptan dans le gaz traité,
dans les conditions de l'expérimentation.
| Indicateur |
Résultat |
| H2S en sortie |
Non détecté |
| Éthylmercaptan en sortie |
Non détecté |
| ACTIPOL® consommé |
42,17 kg |
| Matière active correspondante |
8,94 kg |
| Coût matières |
Environ 22,35 € |
Les résultats correspondent aux conditions
et aux moyens analytiques de cet essai. Ils
ne constituent pas une garantie générale de
concentration nulle pour toutes les compositions
gazeuses.
3. Essai sur une importante station d'épuration
française
3.1 Traitement d'émissions odorantes
Un essai a été réalisé sur un courant d'air
provenant d'ouvrages couverts d'une importante
station d'épuration française.
Le gaz contenait de l'hydrogène sulfuré et
du méthylmercaptan.
| Paramètre |
Valeur de référence |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
| H2S à l'entrée |
35 mg/m3 |
| Méthylmercaptan à l'entrée |
4 mg/m3 |
| Durée |
48 heures |
| Formulation |
ACTIPOL® |
| Consommation de solution |
56,5 kg |
| Coût matières |
Environ 30 € |
3.2 Performances analytiques
Les analyses effectuées sur le gaz traité,
notamment par chromatographie en phase gazeuse,
ont confirmé l'absence de détection des deux
composés soufrés recherchés dans les conditions
de l'essai.
| Polluant |
Résultat en sortie |
| Hydrogène sulfuré |
Non détecté |
| Méthylmercaptan |
Non détecté |
Cet essai apporte une référence de traitement
simultané de l'H2S et d'un mercaptan sur une
durée de 48 heures.
4. Essai sur une charge élevée en H2S
Une autre référence concerne le traitement
d'un courant gazeux issu d'une installation
de déshydratation des boues en station d'épuration.
| Paramètre |
Valeur de référence |
| Origine |
Déshydratation des boues |
| Débit gazeux |
1 000 m3/h |
| Concentration H2S |
275 mg/m3 |
| Durée de traitement |
15 heures |
| Principe |
Lavage chimique ACTIPOLISH® |
| Résultat rapporté |
H2S sous la limite de détection |
Cette référence illustre l'application du
traitement à une charge en H2S plus importante
que dans les deux essais précédents.
Elle est particulièrement intéressante pour
l'étude de gaz industriels présentant des variations
de charge soufrée.
5. Synthèse des trois références industrielles
Le tableau suivant regroupe les trois essais
industriels de référence.
| Référence |
Débit |
Polluants à l'entrée |
Durée |
Résultat |
| Pétrochimie |
1 000 m3/h |
H2S : 5,7 mg/m3
Éthylmercaptan : 130 mg/m3 |
30 h |
Polluants non détectés en sortie |
| Station d'épuration : ouvrages couverts |
1 000 m3/h |
H2S : 35 mg/m3
Méthylmercaptan : 4 mg/m3 |
48 h |
Polluants non détectés en sortie |
| Station d'épuration : déshydratation
des boues |
1 000 m3/h |
H2S : 275 mg/m3 |
15 h |
H2S sous la limite de détection |
Les résultats indiqués concernent
les conditions spécifiques des essais réalisés.
Les limites de détection dépendent des méthodes
analytiques utilisées.
6. Enseignements pour le traitement du biogaz
Les références précédentes présentent un intérêt
pour la filière biogaz en raison de la présence
de polluants soufrés communs.
Elles permettent notamment de retenir les
enseignements suivants :
Traitement de l'H2S : la
transformation chimique ciblée a été mise en
œuvre sur plusieurs courants gazeux contenant
de l'hydrogène sulfuré.
Traitement des mercaptans :
les essais ont également porté sur le méthylmercaptan
et l'éthylmercaptan.
Traitement simultané : des
résultats analytiques favorables ont été observés
sur des mélanges de composés soufrés.
Fonctionnement en colonne :
une configuration industrielle de lavage gaz-liquide
avec recirculation a été utilisée.
Ces enseignements constituent une base pour
l'étude de nouvelles applications dans le biogaz.
7. Particularités du biogaz à prendre en compte
Le biogaz possède une composition spécifique,
notamment en raison de ses proportions de méthane
et de dioxyde de carbone.
Il peut également contenir de la vapeur d'eau,
des composés organiques volatils, des composés
soufrés et, selon son origine, des siloxanes.
| Constituant |
Conséquence pour l'étude |
| Méthane |
Préserver la qualité du gaz valorisable
et maîtriser les conditions de sécurité. |
| Dioxyde de carbone |
Tenir compte de sa présence dans le
choix de la formulation. |
| H2S |
Déterminer la charge et l'objectif de
désulfuration. |
| Mercaptans |
Identifier et quantifier les espèces
présentes. |
| Vapeur d'eau |
Adapter le conditionnement du gaz et
les équipements. |
| Siloxanes |
Évaluer séparément leur comportement
et leur éventuelle captation. |
Les résultats obtenus sur des gaz industriels
ne doivent donc pas être assimilés automatiquement
à une validation sur toutes les compositions
de biogaz.
8. Positionnement d'ACTIPOL® et BIOPOL®
La plateforme ACTIPOLISH® comprend deux formulations
complémentaires.
8.1 ACTIPOL®
ACTIPOL® constitue la formulation alcaline
destinée au traitement chimique ciblé des composés
soufrés.
Elle présente un intérêt pour les applications
où les conditions du gaz et du procédé permettent
son utilisation.
8.2 BIOPOL®
BIOPOL® constitue la formulation carbonatée
complémentaire, particulièrement destinée à
l'étude des gaz riches en CO2.
Son positionnement présente un intérêt pour
les installations de méthanisation, dont le
biogaz brut contient généralement une proportion
importante de dioxyde de carbone.
Le choix définitif entre les deux formulations
doit être établi à partir des caractéristiques
réelles du gaz et des essais de traitement.
9. Cas particulier des siloxanes
Les siloxanes peuvent constituer une difficulté
particulière dans certaines installations de
valorisation du biogaz, notamment lorsque celui-ci
provient de boues d'épuration ou de déchets.
Leur présence peut provoquer des dépôts minéraux
dans les équipements de combustion.
Une éventuelle captation physique de certains
siloxanes par le lavage gaz-liquide peut faire
l'objet d'une étude expérimentale.
Précaution technique
La destruction chimique des siloxanes par
ACTIPOLISH® n'est pas établie par les références
présentées dans ce dossier.
Leur éventuelle élimination doit être vérifiée
par des analyses spécifiques sur le gaz entrant,
le gaz traité et la phase liquide.
10. Développement d'essais spécifiques au
biogaz
Une campagne d'essais sur biogaz réel permettrait
de compléter les références existantes.
Elle devrait porter sur plusieurs paramètres
représentatifs des conditions industrielles.
| Paramètre |
Objectif |
| Débit de biogaz |
Vérifier l'adaptation de l'installation
aux volumes à traiter. |
| H2S à l'entrée |
Déterminer la charge soufrée réelle. |
| Mercaptans |
Évaluer les performances de traitement
simultané. |
| H2S et mercaptans en sortie |
Mesurer les concentrations résiduelles. |
| Consommation de réactif |
Comparer les consommations observées
aux prévisions. |
| pH et état de la solution |
Suivre l'évolution du liquide de lavage. |
| Composition du biogaz traité |
Vérifier la qualité du gaz destiné à
la valorisation. |
| Jus modifiés |
Caractériser les effluents et définir
leur gestion. |
Les essais devraient être conduits sur une
durée suffisante pour observer le fonctionnement
en conditions stabilisées et les éventuelles
variations de charge polluante.
11. Valorisation énergétique du biogaz traité
La réduction des composés soufrés constitue
une étape importante dans la préparation du
biogaz destiné à la valorisation.
Selon la qualité du gaz obtenue et les traitements
complémentaires nécessaires, plusieurs débouchés
peuvent être envisagés.
| Destination |
Intérêt du traitement |
| Cogénération |
Réduction de la charge en composés soufrés
avant utilisation dans les moteurs. |
| Chaudières industrielles |
Amélioration de la qualité du combustible
gazeux. |
| Production de biométhane |
Étape de désulfuration dans une chaîne
d'épuration plus complète. |
| Usages énergétiques industriels |
Adaptation de la qualité du gaz aux
exigences des équipements. |
La désulfuration ne remplace pas les autres
étapes éventuellement nécessaires à la production
d'un biométhane conforme aux spécifications
de son utilisation finale.
12. Gestion des produits réactionnels
La technologie ACTIPOLISH® repose sur la transformation
chimique ciblée des polluants soufrés dans la
phase liquide.
Les produits réactionnels font ensuite l'objet
d'une gestion adaptée à la composition des jus
modifiés.
Les travaux de PTC Systems ont confirmé la
biodégradation des produits réactionnels étudiés,
sans formation de nouveaux polluants dans les
conditions des observations rapportées.
Pour une installation de biogaz donnée, la
filière de gestion des effluents doit être définie
en fonction des analyses réalisées et des exigences
du site récepteur.
Un traitement complémentaire par POA
SYSTEM, procédé d'oxydation avancée
original et breveté développé par PTC Systems,
peut être étudié lorsque cela est nécessaire.
13. Perspectives de développement industriel
Les applications envisagées dans la filière
biogaz concernent plusieurs catégories d'installations.
| Secteur |
Application envisagée |
| Méthanisation agricole |
Désulfuration avant valorisation énergétique. |
| Stations d'épuration |
Traitement des gaz issus de la digestion
des boues. |
| Méthanisation des biodéchets |
Réduction des composés soufrés dans
le biogaz brut. |
| Industries agroalimentaires |
Traitement du biogaz issu des effluents
organiques. |
| Gaz de décharge |
Étude du traitement des composés soufrés
avant valorisation. |
| Unités de biométhane |
Intégration possible dans une chaîne
d'épuration du gaz. |
Le développement industriel nécessite une
adaptation aux caractéristiques des différentes
filières et aux objectifs de qualité du gaz
traité.
14. Intérêt pour les partenaires industriels
La plateforme ACTIPOLISH® peut être étudiée
en collaboration avec des exploitants d'unités
de méthanisation, des constructeurs d'équipements,
des ingénieries et des fournisseurs de technologies
de traitement des gaz.
Les partenariats envisagés peuvent porter
sur des essais pilotes, des intégrations dans
des installations existantes ou le développement
d'équipements industriels adaptés aux différents
débits.
L'évaluation technico-économique doit intégrer
les performances mesurées, la consommation réelle
de réactifs, les besoins énergétiques, la maintenance
et la gestion des effluents.
15. Conclusion générale du dossier BIOGAZ
ACTIPOLISH® constitue une plateforme
technologique développée par PTC Systems pour
la transformation chimique ciblée de polluants
présents dans les milieux gazeux et liquides.
Ses deux formulations, ACTIPOL® et BIOPOL®,
offrent des possibilités complémentaires pour
l'étude du traitement des composés soufrés.
Les références industrielles disponibles
ont montré, dans leurs conditions respectives
d'essai, des concentrations résiduelles d'H2S
et de mercaptans inférieures aux limites de
détection analytiques.
Ces résultats, associés aux données stœchiométriques
et technico-économiques présentées dans le
dossier, constituent une base pour l'évaluation
d'applications spécifiques dans la filière
biogaz.
La prochaine étape industrielle
consiste à confirmer les performances sur
des biogaz réels, à différentes charges, et
à établir les conditions optimales d'intégration
de la technologie.
Récapitulatif du dossier technique
| Page |
Contenu |
| 01 |
Présentation du biogaz, de sa composition
et des enjeux de traitement. |
| 02 |
Technologie ACTIPOLISH®, formulations
et fonctionnement du lavage gaz-liquide. |
| 03 |
Applications industrielles dans les
différentes filières de méthanisation. |
| 04 |
Analyse technico-économique, consommations
de réactifs et coûts matières. |
| 05 |
Essais industriels, résultats et perspectives
de développement. |
PTC
Systems — ACTIPOLISH®
www.ptc.systems
