Volume 25, numéro 1, Juin 2011

Le gaz naturel renouvelable, une raison de plus de construire en « bleu »!

Dans l’éventail des énergies renouvelables qui émergent en réponse au défi du changement climatique et face à l’épuisement des sources d’énergie conventionnelle, la valorisation du biogaz occupe une place de choix.

Lexique
Biogaz Gaz brut composé essentiellement de méthane (CH4) et de gaz carbonique (CO2) produit par décomposition anaérobie (privé d’oxygène) de matières organiques.
Matières résiduelles

Toute matière ou objet périmés ou non, ayant été rejetés par les ménages, industries, commerces et institutions (syn. : déchets).

Matière organique

Une matière qui provient d’organismes vivants, lesquels contiennent de grandes quantités de carbone (ex. : déchets de tables, déchets agricoles et agroalimentaires).

Biométhanisation

(ou méthanisation
ou digestion anaérobique)

Processus biologique de décomposition de la matière organique en l’absence d’oxygène qui produit du biogaz.

Biométhane

Biogaz traité et épuré qui a des caractéristiques comparables à celles du gaz naturel (composition et valeur calorifique).

Gazéification Réaction thermochimique à des températures élevées (environ 705°C) permettant de convertir la biomasse
en un gaz de synthèse : monoxyde de carbone (CO) et hydrogène (H
2).
Méthanation Conversion catalytique du gaz de synthèse en méthane (CH4).

Biogaz et biométhane

La valorisation énergétique des matières résiduelles organiques est un processus de récupération d’énergie sous forme de méthane. Celui-ci peut ainsi être injecté dans le réseau gazier, permettant de chauffer des bâtiments ou d’alimenter des parcs de véhicules fonctionnant au gaz naturel.

De plus, une autre source de méthane présentant des potentiels plus importants, pointe à l’horizon. Il s’agit de la conversion des résidus de bois par gazéification et méthanation.

Industrie du gaz et biométhane

Les similitudes entre le biométhane et le gaz naturel ont incité l’industrie gazière à investir dans les projets de développement de cette filière naissante. Le réseau gazier offre les avantages suivants :

  • La production du biogaz se fait rarement près du client consommateur.
  • Le réseau gazier sert de réservoir et permet une gestion des approvisionnements, une meilleure valorisation du biométhane, donc de meilleurs revenus pour le producteur.
  • Aucune modification de l’équipement de combustion qui fonctionne au gaz naturel n’est requise pour qu’il soit en mesure de consommer du biométhane.

Évolution de l’injection de biométhane en Europe


Le développement technologique, la volonté des instances gouvernementales et l’implication des sociétés gazières ont permis une croissance remarquable de l’industrie du biométhane durant la dernière décennie. La production et la distribution du bio-méthane se résume en six étapes illustrées à la figure 1.

Figure 1 – Étapes de production et de distribution du biométhane

Développement technologique

Le biogaz non raffiné contient, en plus du méthane, d’autres substances qui sont éliminées lors des procédés de nettoyage et de raffinage. Une des compositions possibles d’un biogaz susceptible d’être raffiné est présentée dans le tableau suivant :

Composition typique
Méthane (CH4)

50-75%

Dioxyde de carbone (CO2)

25-50%

Azote (N2)

0-10%

Eau (H2O)

0-5%

Oxygène (O2)

0-2%

Sulfure d’hydrogène (H2S)

0-0,1%

Autres : HAP, siloxanes, poussière…

< 0,1%

Actuellement, les technologies de raffinage du biogaz permettent d’avoir un produit assez concentré en méthane après élimination des impuretés. Sa composition typique est présentée dans l’exemple suivant :

Composition typique
Méthane (CH4)

> 96%

Dioxyde de carbone (CO2)

< 2%

Azote (N2)

< 3%

Eau (H2O)

Point de rosée en bas de –10°C

Sulfure d’hydrogène (H2S)

< 5 ppm

Tout autre contaminant réduit à l’état de trace, ou non détectable

Afin de choisir la technologie de raffinage la plus appropriée (adsorption PSA, lavage, membranes ou cryogénie), on doit surtout considérer la consommation énergétique, le taux de récupération du méthane et la facilité d’opération.

Potentiel et perspectives

Le contexte énergétique actuel du Québec est caractérisé par les éléments suivants :

  • Désir d’indépendance par rapport au pétrole;
  • Volonté d’introduire un contenu renouvelable dans les carburants;
  • Objectif de réduire les émissions de GES du secteur du transport;
  • Diversification de l’industrie forestière.

Le gaz naturel renouvelable (c.-à-d. les gaz produits par méthanation et par méthanisation) apparaît comme la filière appropriée pour relever le défi.

Il y a potentiellement environ 1 milliard de mètres cubes de biométhane à récupérer annuellement au Québec, et cinq fois plus si la filière de méthanation progresse comme prévu.

Plusieurs municipalités du Québec ont des projets en collaboration avec Gaz Métro. Une tonne de matières résiduelles peut générer 50 m3 de méthane. Par exemple, une municipalité de taille moyenne peut produire jusqu’à 5 millions de mètres cubes, un niveau bien au-dessus du seuil de rentabilité, avec l’éventail des technologies disponibles aujourd’hui.

Par ailleurs, il est évident que les normes et codes qui s’appliquent actuellement au gaz naturel doivent aussi l’être pour le gaz naturel renouvelable : CSA B149.1 (combustion), CSA Z662 (intégrité des conduites), en plus de CSA B149.6 (à paraître) pour les installations de méthanisation.

Éléments clés

  • Prendre conscience des leçons du passé et du progrès réalisé : ce ne sont plus les techniques d’il y a 30 ans.
  • C’est une énergie renouvelable dont la production (et bien souvent la consommation) est locale. Elle offre donc plusieurs occasions de la valoriser au bénéfice de la communauté.
  • Il y a un contrôle de la qualité à mettre sur pied sur toute la chaîne d’approvisionnement.
  • Potentiel de valorisation diversifié et donc demande provenant de plusieurs secteurs, incluant celui du transport.
  • Potentiel de développement dans les domaines de la réglementation et de la normalisation.

Abdelhaq El Ouardi, ing.
Groupe DATECH