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Durabilité et biométhane

L’urgence climatique exige une production et une gestion durables des ressources énergétiques à notre disposition, en choisissant celles dont l’impact environnemental global est le plus faible et qui sont « durables » à tous les niveaux de la chaîne d’approvisionnement.

Critères de durabilité

Dans le domaine de la bioénergie, le mot « durabilité » revêt une signification très particulière, rendue explicite par les critères stricts auxquels doivent répondre les entreprises de biogaz/biométhane.

Selon la directive européenne « RED2 », qui constitue la base réglementaire du développement des énergies renouvelables en Italie, la production doit avoir lieu :

  1. éviter l’exploitation de terres à forte teneur en carbone (forêts primaires, zones protégées, écosystèmes menacés, zones humides, zones boisées, tourbières, etc.) (art. 7b (3) à (5) ou (3) à (6) pour les cultures dans l’UE) 
  1. réduire les émissions de gaz à effet de serre d’au moins un pourcentage déterminé par rapport aux émissions associées au combustible fossile de référence (COMPARATEUR DE COMBUSTIBLES FOSSILES – FFC) pour une destination spécifique.

Valeurs minimales de réduction

Dans les articles précédents, nous avons décrit le biogaz, ses caractéristiques et les techniques de valorisation pour la production de biométhane. En fonction du régime et des caractéristiques de l’installation, le biogaz peut devenir non seulement une ressource renouvelable mais aussi une ressource durable, réduisant les émissions conformément à la directive RED II, mise en œuvre par le décret législatif 199/2021. 

L’article 42 alinéa 12 de ce décret exprime les valeurs minimales de réduction des émissions de gaz à effet de serre, estimées à :

  • 65 % pour les biocarburants, le biogaz consommé dans le secteur des transports et les bioliquides produits dans des usines en activité à partir du 1er janvier 2021 ;
  • 70 % pour l’électricité, le chauffage et le refroidissement à partir de combustibles issus de la biomasse utilisés dans des installations en service entre le 1er janvier 2021 et le 31 décembre 2025 
  • 80 % pour les installations en service à partir du 1er janvier 2026.

Les paramètres de la durabilité

Pour calculer les réductions d’émissions, il est nécessaire d’évaluer tous les facteurs qui contribuent aux émissions dans la chaîne de production du biogaz/biométhane, depuis les matières qui alimentent l’installation jusqu’aux différentes opérations de production, de transport et de compression.

Un régime idéal pour la production durable de biométhane utilise des effluents d’élevage, des cultures et des sous-produits agricoles, triés en fonction des émissions qu’ils génèrent. En ce qui concerne les étapes de production du biométhane, le digestat devra être géré correctement. En le stockant correctement – grâce aux services de construction de réservoirs et de couverture de CMA – les émissions d’ammoniac peuvent être réduites, de même que l’impact négatif sur la qualité de l’air, du sol et de l’eau. 

Certification de la durabilité

Afin de vérifier le respect des critères de durabilité, toutes les parties prenantes doivent adhérer au système national de certification, établi par le décret ministériel du 14 novembre 2019. Cela implique l’intervention d’un organisme de certification pour délivrer le certificat de conformité couvrant à la fois l’entreprise propriétaire de l’usine et les fournisseurs. Dans la pratique, il sera nécessaire d’établir une documentation commerciale soignée (voir UNITS 11567) comprenant des documents à la fois généraux (description des activités et des produits de l’exploitant individuel) et spécifiques à la chaîne d’approvisionnement à laquelle appartient l’exploitant individuel (documents relatifs à la phase de production des matières premières cultivées, des déchets et des effluents d’élevage, et relatifs aux phases autres que celles susmentionnées – y compris la valorisation).

L’implication de tous les acteurs économiques (propriétaires et fournisseurs) présuppose la nécessité d’un système de traçabilité basé sur le bilan de masse qui garantisse le respect des critères de durabilité tout au long de la chaîne de livraison.

Le panorama des réductions

Comme le définit l’inventaire italien des gaz à effet de serre 1990-2021 (2023), « le secteur agricole affiche une réduction de 13,8 % des émissions par rapport à 1990, principalement attribuée à une diminution de l’élevage et à la récupération du biogaz à des fins énergétiques ». Ce n’est que la première étape vers une gestion plus durable de l’énergie qui débouchera sur une économie circulaire favorable à l’environnement.

Faites confiance à CMA pour la production de biométhane : contactez-nous pour évaluer la solution la mieux adaptée à vos besoins ! 

Impianto biometano Sud Oise

Cov : un risque pour les installations de biométhane

Les COV peuvent poser plusieurs problèmes aux installations de production de biométhane. Si l’on n’élimine pas ces composés, le système d’amélioration risque d’être endommagé.

Qu’est-ce qu’un Covs ?

COV et COV sont des composés organiques volatils, des composés chimiques organiques qui s’évaporent facilement, même à température ambiante. Cette catégorie comprend les hydrocarbures aliphatiques, aromatiques et chlorés, les aldéhydes, les terpènes, les alcools, les esters et les cétones. Parmi ceux-ci, les plus courants dans les bâtiments résidentiels sont le limonène et le toluène, mais le plus important d’un point de vue toxicologique et mutagène est le formaldéhyde. 

COV ORGANIQUES LES PLUS COMMUNS (COV) (source health.gov.uk)

Classes de composés Principales substances 
Hydrocarbures aliphatiquesPropaneButaneHexaneLimonène
Hydrocarbures halogénésChloroformeChlorure de méthylènePentachlorophénol
Hydrocarbures aromatiquesBenzèneToluèneXylène
AlcoolsAlcool éthyliqueAcool méthylique
AldéhydesFormaldéhydeAcétaldéhyde

La législation européenne définit les composés organiques volatils comme les composés organiques qui, à une température de 293,15 K (20 °C), ont une pression de vapeur de 0,01 kPa ou plus, ou ont une volatilité correspondante dans des conditions d’utilisation particulières (directive européenne 199/13/CE, mise en œuvre en Italie par le DM 44/04).

Ces composés se dispersent facilement dans l’air et causent des dommages à l’environnement et à la santé humaine s’ils sont inhalés en grandes quantités.

Cov et mise à niveau

Les composés organiques volatils sont présents dans tous les biogaz bruts issus de la fermentation anaérobie de matières organiques. La quantité de COV varie en fonction de la qualité de la matière première utilisée.

Lors de la transformation du biogaz en biométhane, les COV peuvent obstruer le système et entraîner l’arrêt de l’usine. En outre, ces composés sont considérés comme interférant avec l’odorisation, un processus dans lequel des substances inodores sont ajoutées pour atténuer l’âcreté du gaz. Cette question se pose lorsque le biométhane doit être injecté dans un réseau de distribution de gaz à des fins domestiques, de chauffage ou pour alimenter des véhicules.

Solutions possibles

L’une des solutions actuellement utilisées est l’utilisation d’un filtre à charbon actif. Dans le cas de concentrations élevées de H₂S ou de COV, cependant, l’action de filtrage ne sera pas suffisante pour éliminer les contaminants et devra être combinée à d’autres technologies telles que l’épuration. Pour l’élimination totale des composés organiques volatils du biogaz brut, CMA propose la technologie PWS. En fait, le lavage à l’eau peut non seulement traiter jusqu’à 500 ppm de H₂S en régime permanent et jusqu’à 1 000 ppm en période de pointe, mais aussi éliminer de grandes quantités de COV sans recourir à des stations de prétraitement.

Vous souhaitez en savoir plus sur Pressure Water Scrubbing ? Lisez notre article détaillé et suivez-nous sur les médias sociaux.

Se lancer dans la production de biométhane : ce qu’il faut savoir

Quand est-il judicieux d’entrer sur le marché des énergies alternatives en tant que producteur de biométhane ?
Contrairement à ce que l’on pourrait penser, il ne s’agit pas seulement d’une question monétaire, étant donné les incitations nationales et européennes. Pour évaluer pleinement cette transition, il faut commencer par une analyse approfondie de la matière première, qui doit répondre aux exigences de durabilité en temps voulu.


Conditions essentielles pour passer au biométhane

En attendant des nouvelles sur le processus d’approbation de RES2 – le décret ministériel réglementant les incitations pour les énergies renouvelables innovantes – la seule condition sine qua non pour envisager de passer au biométhane est la durabilité. Par conséquent, outre la possession d’un permis et d’un éventuel devis de raccordement au réseau, certaines conditions doivent être remplies.
Selon la directive RED (directive 2009/28), la durabilité environnementale est mise en œuvre en remplissant deux exigences :

  • Émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie inférieures à celles de l’alternative fossile
    d’un pourcentage différencié selon les chaînes d’approvisionnement.
  • L’absence d’exploitation des terres à forte teneur en carbone (Forêts,
    tourbières, etc.)

Matières premières durables

La première chose à évaluer est la matière première disponible. Les cultures, les sous-produits (épluchures de tomates, tiges de maïs, etc.) et les effluents d’élevage comptent parmi les éléments les plus méthanogènes, mais si le producteur ne les possède pas directement, il doit évaluer les coûts d’approvisionnement et leur disponibilité continue dans le temps.

Passer à la production de biométhane ? Au terme de cette étude approfondie, nous pouvons dire qu’il s’agit d’un processus qui nécessite de l’attention et une évaluation approfondie des conditions préalables et des coûts de l’adaptation/de la mise en œuvre. Avant toute demande, il est expressément requis que le projet prévoie une couverture de stockage, un service que CMA fournit en temps opportun et de manière personnalisée en fonction des besoins spécifiques afin de promouvoir la durabilité de l’installation.

Contactez-nous pour plus d’informations.

Les techniques de mise à niveau et celles à privilégier

La produzione di biometano rappresenta un’importante soluzione per l’economia circolare e la transizione energetica, incluso il discusso processo di decarbonizzazione. Per produrlo, il biogas generato dalle biomasse organiche deve subire un processo di purificazione dai contaminati in esso contenuto, altresì conosciuto col nome di upgrading. Esistono diverse tecnologie impiegate nella produzione di biometano, ognuna con caratteristiche specifiche e un determinato impatto sull’ambiente.

Le principali tipologie di impianti di purificazione e upgrading sono riconducibili all’adsorbimento a pressione oscillante (PSA), al lavaggio ad acqua sotto pressione (Pressure Water Scrubbing), al lavaggio chimico (MEA, DMEA), al lavaggio fisico con solventi organici ed ai diffusi metodi di separazione tramite membrane.

PSA

Il PSA si basa sul principio dell’adsorbimento selettivo dei gas, sfruttando la capacità di determinati materiali adsorbenti, come il carbonio attivo o le zeoliti, di trattenere specifici componenti presenti nel biogas. Durante il processo di PSA, il biogas viene fatto passare attraverso uno o più letti di adsorbente. Mentre alcune impurità, come l’acqua e l’anidride carbonica, vengono trattenute dall’adsorbente, il metano puro viene lasciato passare e raccolto come biometano.

MEA, DMEA

Le tecniche MEA (Monoetanolammina) e DMEA (Dimetiletanolammina) sono utilizzate nella produzione di biometano per rimuovere l’anidride carbonica (CO2) presente nel biogas. Queste tecniche, note come processi di assorbimento chimico, possono adattarsi a diverse condizioni operative, garantendo una purificazione efficace anche in presenza di fluttuazioni nel contenuto di CO2 nel biogas di alimentazione. Tuttavia, è importante considerare alcuni aspetti critici legati al loro utilizzo, come la corrosività e la tossicità degli assorbitori chimici usati. Sono infatti necessarie precauzioni appropriate per garantire la sicurezza degli operatori e la protezione dell’ambiente durante la gestione di tali sostanze chimiche.

Lavaggio fisico con solventi organici

Secondo questa tecnica, il biogas viene fatto passare attraverso una colonna di solvente organico selezionato, come l’etanolo o il metanolo. Durante il processo, il solvente assorbe selettivamente le impurità come la CO2 e l’acqua presenti nel biogas. Il risultato è un biometano purificato, con un contenuto di CO2 e umidità inferiore ai requisiti richiesti. Un vantaggio del lavaggio fisico con solventi organici è la possibilità di regolare il processo in base alle condizioni specifiche. È possibile controllare la temperatura, la pressione e la composizione del solvente, nonché di riutilizzare il solvente organico adoperato per ottimizzare l’efficienza  e i costi operativi del processo.

PWS

Una delle tecniche più efficaci ed efficienti, non solo a livello di costi ma anche di impatto ambientale, è il lavaggio ad acqua sotto pressione (Pressure water scrubbing). Durante questo processo, il biogas viene fatto passare attraverso una colonna d’acqua (colonna di lavaggio), dove il liquido assorbe impurità quali NH3, H2S, CO2 e CH4. Il risultato è un biometano con un contenuto di metano superiore al 98%.

L’importanza del lavaggio ad acqua sotto pressione nel processo di upgrading del biogas è fondamentale per la rimozione di quegli elementi che potrebbero danneggiare gli impianti e i motori che utilizzano il biometano. 

Il lavaggio ad acqua sotto pressione offre numerosi vantaggi rispetto ad altre tecniche di upgrading del biogas: un processo semplice, che non comporta eccessive manutenzioni e  con un’efficienza di rimozione delle impurità superiore al 99%. L’acqua utilizzata nel processo può essere poi facilmente rigenerata e riutilizzata, rendendo il lavaggio ad acqua sotto pressione una soluzione sostenibile.

CMA sostiene e promuove il PWS come principale tecnica di upgrading del biogas, efficiente ed efficace per ottenere un biometano di qualità elevata a costi ridotti e riducendo l’impatto sull’ambiente.

Contatta il nostro ufficio per saperne di più.

Prétraitement au charbon actif : on peut aussi s’en passer

Le processus de purification du biogaz ne se limite pas à séparer le méthane du dioxyde de carbone, mais comprend une série de procédés visant à éliminer les impuretés et les produits indésirables tels que le sulfure d’hydrogène (H₂S) et les composés organiques volatils (COV) tels que les siloxanes et les terpènes, ces derniers étant principalement présents dans le gaz de fermentation.

Dans le cadre de lavalorisation – le processus qui permet d’obtenir du biométhane à partir du biogaz – l’un des principaux acteurs pour les adeptes de la technologie membranaire est sans aucun doute le charbon actif. Pour devenir tel, le charbon de bois d’origine végétale ou minérale subit un processus d’activation – réalisé dans des fours spéciaux avec de la vapeur à haute température – qui provoque la formation de minuscules passages à l’intérieur des granules de charbon de bois (micropores) et dont la présence détermine leur activité.

En vertu de son pouvoir adsorbant élevé, le charbon actif est capable de retenir certains types de molécules dans sa porosité. Il est utilisé dans le processus d’épuration du biogaz pour éliminer les contaminants et traiter les odeurs.

Le charbon actif peut également être utilisé imprégné d’autres produits chimiques améliorant les performances, ou non imprégné (en particulier pour l’élimination des terpènes) ; l’important est de choisir le type de charbon actif en fonction de la concentration et de la nature de chaque polluant présent dans le biogaz.

Le charbon actif dans le processus de valorisation : pourquoi l’éviter ?

Bien que la filtration sur charbon actif puisse sembler nécessaire dans le cadre du processus de valorisation pour obtenir du biométhane, ce n’est pas toujours la méthode la plus appropriée ni la plus rentable.

Dans le cas de concentrations élevées de H₂S ou de COV, l’action filtrante du charbon actif ne sera pas suffisante pour éliminer les contaminants et devra être combinée à d’autres technologies telles que le lavage.

Le coût de l’entretien qui doit être effectué régulièrement sur les filtres (nettoyage, remplacement, etc.) est alors assez élevé. Par conséquent, en vue de réduire les coûts et d’optimiser les processus en les rendant plus légers et plus durables, l’élimination de la phase de prétraitement à l’aide de charbon actif devient une nécessité.

Ce n’est pas seulement l’entreprise, mais aussi l’environnement qui bénéficieront de l’exclusion du charbon actif du processus de valorisation. C’est pourquoi CMA a choisi de ne pas utiliser de charbon actif en prétraitement, offrant à ses clients une technologie qui préserve l’environnement et réduit les coûts d’entretien : le PWS.

Vous souhaitez en savoir plus sur le processus de mise à niveau mis en œuvre par la CMA ? Voir notre article dédié.