Le projet EPUROGAZ concerne le développement d’un système d’épuration de biogaz par lavage à l’eau sous pression, adapté aux petites unités de méthanisation agricole (produisant un débit de biogaz de 20 à 100 Nm3/h). A ce jour, aucun système adapté à ces faibles débits de gaz à traiter n’existe sur le marché, en réunissant simultanément de bonnes performances industrielles, environnementales et économiques, alors que des baisses de coût de production du biométhane injecté ont été annoncées par le gouvernement dans le cadre de la présentation du projet de nouvelle PPE (cible 2030 : 67 EUR/MWh).
Représentation 3D de l’Epurogaz sous Catia (2019)
Le projet concerne le développement technologique de l’EPUROGAZ en offrant :
- des performances industrielles robustes pour produire un biométhane de qualité compatible avec un gaz de réseau de type H, ou une utilisation carburant (bioGNV),
- des performances environnementales élevées avec recirculation et régénération de l’eau utilisée pour absorber le CO2, absence de produits chimiques utilisés, faible consommation énergétique et valorisation simultanée des sorties CH4 et CO2
- des performances économiques liées à la simplicité de conception du procédé (pompe, compresseur, colonne unique, automatisation) sans besoins importants d’investissements, de maintenance et de consommables. Par rapport aux autres technologies d’épuration proposées sur le marché, le procédé EPUROGAZ ambitionne de se positionner à -25% sur les CAPEX et OPEX.
Le principal objectif est de finaliser le développement de l’EPUROGAZ à un TRL supérieur à 7, pour la production simultanée de bio-CH4 et de bio-CO2, accessible économiquement au secteur agricole et dont la fabrication industrielle en série sera réalisée en France.
Le projet prévoit un fonctionnement sur le site de LAMOTHE de l’EI PURPAN à SEYSSES. L’epurogaz disposera ainsi d’un raccordement unique au réseau de production de biogaz de l’unité de méthanisation du site. Ce positionnement permettra de tester la production de bio-CH4 de qualité GNV et l’injection dans le réseau de gaz. Il permettra aussi de tester la qualité de production du bio-CO2 pour une valorisation agricole (production de spiruline et/ou utilisation en serres) et industrielle (méthanation biologique).
Le déroulement du projet est prévu sur 36 mois.
La première année
sera consacrée à la modification technique du procédé EPUROGAZ en intégrant les retours d’expérience d’une thèse soutenue précédemment à l’INSA Toulouse.
Première connexion
de l’EPUROGAZ sera aussi proposée cette année-là sur le site de LAMOTHE de l’EI PURPAN à SEYSSES. La première année sera aussi consacrée à l’identification des phases organiques biosourcées propices à l’absorption de CH4 présent dans la sortie bio-CO2 (off-gaz), et donc à sa purification. Un système original de purification du bio-CO2 sera ensuite proposé.
Les deuxièmes et troisièmes années
seront consacrées à la mise en place sur le site SOLIDIA du procédé EPUROGAZ comprenant le raccordement au réseau de biogaz produit localement, l’intégration de toutes les procédures de sécurité et le déroulement des campagnes de mesures d’efficacité d’absorption, de taux de récupération de méthane et de pureté des sorties CH4 et CO2.
Sur la durée du projet, un doctorant rattaché au TBI de l’INSA de Toulouse ainsi que 3 stagiaires de MASTER et un technicien seront recrutés.
Les principales actions conduites au cours du projet seront relatives à l’optimisation du procédé en vue de sa fabrication industrielle à terme sur le territoire, et son intégration dans la filière de valorisation du biogaz.
Fonctionnement du procédé EPUROGAZ
Premièrement, des améliorations du procédé EPUROGAZ seront proposées dans le projet, elles seront orientées vers les évolutions techniques suivantes :
- Flash intermédiaire innovant pour assurer un très bon taux de récupération de CH4 et une augmentation du taux de CH4 en sortie d’épuration.
- Mélangeur statique associé pour optimiser la régénération de l’eau et la récupération du CO2 et au final améliorer le pourcentage de CH4 et CO2
- Garnissage spécifique à optimiser (impression 3D d’éléments optimisés et tests in situ)
- La sortie bio-CO2 sera modifiée afin de favoriser l’absorption des résiduels de CH4 par mise en contact du gaz avec une émulsion eau-huile biosourcée.
Ces modifications seront réalisées sur une nouvelle version du prototype EPUROGAZ inspirée de la version utilisée par David BENIZRI au cours de sa thèse au TBI de l’INSA de Toulouse. Ces modifications vont permettre d’améliorer l’efficacité d’absorption du CO2, le taux de récupération du CH4 et la pureté des sorties CH4 et CO2 de façon à répondre au cahier des charges du bio-GNV et aux spécificités de l’injection de gaz dans le réseau de type H. Une étude de marché sera conduite sur toute la durée du projet. Avec l’aide de GRDF et ADG, la conception et la construction d’une version commercialisable de l’EPUROGAZ sera proposée. A minima deux EPUROGAZ seront fabriqués et vendus au cours du projet.
Deuxièmement, la sortie bio-CO2 sera épurée par une émulsion biosourcée afin d’obtenir une qualité de gaz compatible avec la liquéfaction, la méthanation biologique, la réutilisation dans les serres agricoles et la production de spiruline. Pour cela, un travail d’identification de phases organiques biosourcées propices à l’absorption de CH4 présent dans la sortie bio-CO2 sera entrepris avec le LCA. Un travail de Master avait été réalisé en 2017 laissant entrevoir des perspectives intéressantes. La construction d’une colonne de pulvérisation ou l’adaptation originale du mélangeur statique pour mettre en œuvre cette absorption, seront proposées.
Troisièmement, le procédé EPUROGAZ sera installé sur le site de LAMOTHE de l’EI PURPAN à SEYSSES. Il sera raccordé au réseau de biogaz produit localement, en intégrant toutes les procédures de sécurité. Des campagnes de mesures seront conduites sur l’efficacité d’absorption, le taux de récupération de méthane et la pureté des sorties CH4 et CO2.
A partir de ces données, l’évaluation énergétique, environnementale et économique du procédé EPUROGAZ sera proposée.
Au-delà des actions techniques conduites sur le procédé et son intégration dans la filière biogaz, un travail de communication sera proposé vers la communauté scientifique, sous forme de publications dans des revues internationales et présentations dans des congrès. Un effort conséquent de communication sera aussi engagé vers les collégiens, lycéens et grand public, afin de les sensibiliser aux modifications actuelles des filières énergétiques, mais aussi sur les salons spécialisés afin de faire connaitre le procédé EPUROGAZ.