En collaboration avec la société Arol Energy, une nouvelle technologie de purification du biogaz issu de la méthanisation a été développée pour en extraire le méthane (CH4) et l’injecter dans le réseau. Ce procédé utilise un solvant aux amines développé par IFPEN pour le captage du CO2 dans le biogaz et présente une efficacité énergétique supérieure aux solutions membranaires classiques.
Le développement s’est appuyé sur les connaissances acquises en traitement de gaz(1) et en captage du CO2, transposées au biogaza en intégrant ses spécificités(2). Le procédé produit ainsi un gaz à 97,5 vol% de CH4 répondant aux spécifications des réseaux de distribution. Pour y parvenir, un outil de calcul a été développé pour simuler la colonne d’absorption en intégrant les modèles d’équilibres, les propriétés physico-chimiques, les corrélations de transfert de matière, ainsi que les mécanismes réactionnels associés au nouveau solvant, autant de données issues d’expérimentations à petite échelle.
De plus, pour améliorer le dimensionnement de l’absorbeur avec ces données, une approche originale a été choisie pour modéliser le transfert réactif, permettant de découpler les phénomènes de diffusion et de réaction. Cela a consisté à discrétiser les équations au sein du film liquide, proche de l’interface avec le gaz, là où l’ensemble des phénomènes de transfert de masse est censé se tenir.
Sur l’unité industrielle de démonstration, une intégration énergétiqueb poussée a permis de proposer un procédé innovant et compétitif en termes de taux de biogaz valorisé ; le rendement en biométhane de l'unité passant de 69 % à 83 %(3).
a - Disponible à pression atmosphérique ; composition 50 vol% CO2 - 50 vol% CH4
b - Approche globale, à l’échelle d’un procédé ou d’une usine, en vue d’optimiser l’utilisation de l’énergie
(1) M. Meyer, L. Hegely, P. Alix, J. Roesler, D. Rouzineau, AIChE Journal, Vol. 63, No 8, 2017, pp. 3246-3275.
DOI : 10.1002/aic.15737
(2) C. Peregrina, E. Flottes, P. Collet, L. Raynal, S. Capela, H. Pierre, A. Favre, Applied Energy, Vol. 192, 15 April, 2017, pp. 282-295.
DOI: 10.1016/J.APENERGY.2016.08.181
(3) J. Grandjean, A. Wender, K. Lettat, M. Dehlinger, J. Roesler, S. Gonnard, V. Carlier, Poster Presentation, 69th LRGCC, 2019.
Contacts scientifiques : kader.lettat@ifpen.fr - Ludovic Raynal