FR3109391A3 - Installation combinant la désorption du CO2compris dans la biomasse et dégradation de la biomasse - Google Patents
Installation combinant la désorption du CO2compris dans la biomasse et dégradation de la biomasse Download PDFInfo
- Publication number
- FR3109391A3 FR3109391A3 FR2003870A FR2003870A FR3109391A3 FR 3109391 A3 FR3109391 A3 FR 3109391A3 FR 2003870 A FR2003870 A FR 2003870A FR 2003870 A FR2003870 A FR 2003870A FR 3109391 A3 FR3109391 A3 FR 3109391A3
- Authority
- FR
- France
- Prior art keywords
- biomass
- digester
- biogas
- desorption
- introduction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M21/00—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses
- C12M21/04—Bioreactors or fermenters specially adapted for specific uses for producing gas, e.g. biogas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L3/00—Gaseous fuels; Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by subclass C10G, C10K; Liquefied petroleum gas
- C10L3/06—Natural gas; Synthetic natural gas obtained by processes not covered by C10G, C10K3/02 or C10K3/04
- C10L3/10—Working-up natural gas or synthetic natural gas
- C10L3/101—Removal of contaminants
- C10L3/102—Removal of contaminants of acid contaminants
- C10L3/104—Carbon dioxide
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
- C12M29/20—Degassing; Venting; Bubble traps
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P5/00—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons
- C12P5/02—Preparation of hydrocarbons or halogenated hydrocarbons acyclic
- C12P5/023—Methane
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C10—PETROLEUM, GAS OR COKE INDUSTRIES; TECHNICAL GASES CONTAINING CARBON MONOXIDE; FUELS; LUBRICANTS; PEAT
- C10L—FUELS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; NATURAL GAS; SYNTHETIC NATURAL GAS OBTAINED BY PROCESSES NOT COVERED BY SUBCLASSES C10G OR C10K; LIQUIFIED PETROLEUM GAS; USE OF ADDITIVES TO FUELS OR FIRES; FIRE-LIGHTERS
- C10L2290/00—Fuel preparation or upgrading, processes or apparatus therefore, comprising specific process steps or apparatus units
- C10L2290/54—Specific separation steps for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
- C10L2290/548—Membrane- or permeation-treatment for separating fractions, components or impurities during preparation or upgrading of a fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/30—Fuel from waste, e.g. synthetic alcohol or diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/141—Feedstock
- Y02P20/145—Feedstock the feedstock being materials of biological origin
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Zoology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Processing Of Solid Wastes (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Installation de production de biogaz comprenant un digesteur alimenté par de la biomasse et un réacteur de désorption alimenté par de l’air permettant la désorption d’au moins une partie du CO2 compris dans au moins une partie P de la biomasse, caractérisée en ce que ladite installation comprend un moyen d’ajouter des micro-organismes aérobies dans le réacteur de désorption.
Description
La présente invention est relative à une installation et un procédé pour la production de biogaz enrichi en méthane.
Le biogaz est le gaz produit lors de la dégradation de matières organiques en l’absence d’oxygène (digestion anaérobie) encore appelée méthanisation. Il peut s’agir d’une dégradation naturelle – on l’observe ainsi dans les marais ou les décharges d’ordures ménagères – mais la production de biogaz peut aussi résulter de la méthanisation de déchets dans un réacteur dédié, et dont les conditions sont contrôlées, appelé méthaniseur ou digesteur, puis dans un post-digesteur, similaire au digesteur et permettant de pousser plus loin la réaction de méthanisation.
On appellera biomasse tout groupement de matières organiques pouvant se transformer en énergie à travers ce processus de méthanisation, par exemple les boues de station d'épuration, fumiers/lisiers, résidus agricoles, déchets alimentaires...
Le digesteur, c’est-à-dire le réacteur dédié à la méthanisation de la biomasse, est une cuve fermée, chauffée ou non (opération à une température fixée, entre la température ambiante et 55°C) et dont le contenu constitué de la biomasse est brassé, en continu ou séquentiel. Les conditions dans le digesteur sont anaérobies et le biogaz généré se retrouve dans l'espace de tête du digesteur (ciel gazeux), où il est prélevé. Les post-digesteurs sont similaires aux digesteurs.
De par ses constituants principaux – méthane et dioxyde de carbone – le biogaz est un puissant gaz à effet de serre ; il constitue aussi, parallèlement, une source d’énergie renouvelable appréciable dans un contexte de raréfaction des énergies fossiles.
Le biogaz contient majoritairement du méthane (CH4) et du dioxyde de carbone (CO2) dans des proportions variables en fonction du mode d’obtention et du substrat mais peut également contenir, en moindres proportions de l’eau, de l’azote, de l’hydrogène sulfuré (H2S), de l’oxygène, ainsi que des composés organiques autres, à l’état de traces, dont le H2S, entre 10 et 50,000 ppmv.
Selon les matières organiques dégradées et les techniques utilisées, les proportions des composants diffèrent, mais en moyenne le biogaz comporte, sur gaz sec, de 30 à 75% de méthane, de 15 à 60% de CO2, de 0 à 15% d’azote, de 0 à 5% d’oxygène et des composés traces.
Le biogaz est valorisé de différentes manières. Il peut, après un traitement léger, être valorisé à proximité du site de production pour fournir de la chaleur, de l’électricité ou un mélange des deux (la cogénération); la teneur importante en dioxyde de carbone réduit son pouvoir calorifique, augmente les coûts de compression et de transport et limite l’intérêt économique de sa valorisation à cette utilisation de proximité.
Une purification plus poussée du biogaz permet sa plus large utilisation, en particulier, une purification poussée du biogaz permet d’obtenir un biogaz épuré aux spécifications du gaz naturel et qui pourra lui être substitué ; le biogaz ainsi purifié est le « biométhane ». Le biométhane complète ainsi les ressources de gaz naturel avec une partie renouvelable produite au cœur des territoires; il est utilisable pour exactement les mêmes usages que le gaz naturel d’origine fossile. Il peut alimenter un réseau de gaz naturel, une station de remplissage pour véhicules, il peut aussi être liquéfié pour être stocké sous forme de gaz naturel liquide (bioGNL)…
Selon la composition de la biomasse, le biogaz produit lors de la digestion contient du sulfure d’hydrogène (H2S) dans des teneurs comprises entre 10 et 50 000 ppm.
Le biométhane issu de la fermentation de biomasse dans des digesteurs a un prix élevé. Ce surcoût est du aux coûts de production et notamment aux coûts liés à l’épuration du biogas sortie du digesteur jusqu’à obtention du biométhane. Le biogaz contient un taux important de CO2 et une unité de séparation efficace est nécessaire. Les procédés de séparation couramment utilisées sont l’absorption, l’adsorption et la perméation. Pour que le biométhane devienne compétitif, une réduction des coûts d’épuration est nécessaire.
Une solution déjà proposée décrit un procédé d’enrichissement du biogaz en méthane grâce à un réacteur indépendant du digesteur et désorbant le CO2 par passage d’air gazeux au travers de la biomasse. L’air se charge alors de CO2 qui est alors séparé du méthane.
La mise en contact de l’air avec la biomasse permet la désorption du CO2. Plus la mise en contact est efficace, plus le CO2 est désorbé et donc plus le biogaz est enrichi en méthane.
Le problème que se propose de résoudre l’invention est de combiner désorption du CO2 et pré-digestion de la biomasse afin de faciliter la dégradation de la biomasse dans le réacteur et la production de biogaz enrichie en méthane.
Une solution de la présente invention est une installation de production de biogaz comprenant un digesteur alimenté par de la biomasse et un réacteur de désorption alimenté par de l’air permettant la désorption d’au moins une partie du CO2compris dans au moins une partie P de la biomasse, caractérisée en ce que ladite installation comprend un moyen d’ajouter des micro-organismes aérobies dans le réacteur de désorption.
Dans l’installation selon l’invention les micro-organismes aérobies dégraderont la biomasse dans le réacteur de désorption où la biomasse est mis en contact avec de l’air. Le principal avantage de ce traitement avec les micro-organismes aérobies est de faciliter la dégradation de la biomasse et donc de produire du méthane plus rapidement. Le temps de séjour de la biomasse dans le digesteur est réduit et sur une même période de temps, il est possible de traiter plus de biomasse et de produire plus de biométhane.
La surproduction de biométhane permet de réduire le coût de production du biométhane. Le coût d’investissement est constant pour une production plus importante de biométhane.
Selon le cas, l’installation selon l’invention peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes :
- le réacteur de désorption comprend au moins un contacteur, de préférence un contacteur à garnissage en vrac. En effet, Le réacteur de désorption sera de préférence défini comme un lit fixe.
- le réacteur de désorption comprend un contacteur à garnissage en vrac comprenant les micro-organismes aérobies.
- l’installation comprend : Un moyen permettant l’extraction d’au moins une partie P de la biomasse comprise dans le digesteur, Un moyen de récupération de la biomasse dégradée et appauvrie en CO2 en sortie du réacteur de désorption et Un moyen permettant l’introduction de la biomasse récupérée dans le digesteur. Par biomasse dégradée on entend la biomasse qui a subi une pré-digestion par les micro-organismes dans le réacteur de désorption.
- l’installation comprend une unité de séparation membranaire permettant d’épurer le biogaz récupéré en sortie du digesteur et un moyen permettant de recycler le perméat récupéré en sortie de l’unité de séparation membranaire dans le digesteur.
Le digesteur comporte toutes les conditions requises pour mettre en œuvre le traitement anaérobie de la biomasse. Par toutes les conditions requises pour le traitement anaérobie du substrat, on entend une atmosphère sans présence d’oxygène, un agitateur et un chauffage pour maintenir la température entre 30 et 70°C.
La présente invention a également pour objet de production de biogaz mettant en œuvre une installation selon l’invention, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- Introduction de biomasse dans le digesteur,
- Extraction d’au moins une partie P de la biomasse du digesteur,
- Introduction de la partie P de la biomasse dans le réacteur de désorption ;
- Introduction de l’air dans le réacteur de désorption ;
- Introduction de micro-organismes aérobies dans le réacteur de désorption ;
- Récupération de la partie P de la biomasse dégradée et appauvrie en CO2 et d’un flux d’air enrichi en CO2 ;
- Introduction de la partie P de la biomasse issue de l’étape f) dans le digesteur ;
- Digestion anaérobie de la biomasse dans le digesteur ; et
- Récupération de biogaz enrichi en méthane.
De préférence, le biogaz enrichi en méthane est épuré dans au moins une unité de séparation membranaire et le perméat récupéré en sortie de l’unité de séparation membranaire est recyclé dans le digesteur.
Le perméat est recyclé dans le digesteur car il comprend encore alors une quantité non négligeable de méthane.
Claims (7)
- Installation de production de biogaz comprenant un digesteur alimenté par de la biomasse et un réacteur de désorption alimenté par de l’air permettant la désorption d’au moins une partie du CO2 compris dans au moins une partie P de la biomasse, caractérisée en ce que ladite installation comprend un moyen d’ajouter des micro-organismes aérobies dans le réacteur de désorption.
- Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réacteur de désorption comprend au moins un contacteur, de préférence un contacteur à garnissage en vrac.
- Installation selon la revendication 2, caractérisée en ce que le réacteur de désorption comprend un contacteur à garnissage en vrac comprenant les micro-organismes aérobies.
- Installation selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que ladite installation comprend :
- Un moyen permettant l’extraction d’au moins une partie P de la biomasse comprise dans le digesteur,
- Un moyen de récupération de la biomasse dégradée et appauvrie en CO2 en sortie du réacteur de désorption et
- Un moyen permettant l’introduction de la biomasse récupérée dans le digesteur.
- Installation selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu’elle comprend une unité de séparation membranaire permettant d’épurer le biogaz récupéré en sortie du digesteur et un moyen permettant de recycler le perméat récupéré en sortie de l’unité de séparation membranaire dans le digesteur.
- Procédé de production de biogaz mettant en œuvre une installation selon l’une des revendications 1 à 5, ledit procédé comprenant les étapes suivantes :
- Introduction de biomasse dans le digesteur,
- Extraction d’au moins une partie P de la biomasse du digesteur,
- Introduction de la partie P de la biomasse dans le réacteur de désorption ;
- Introduction de l’air dans le réacteur de désorption ;
- Introduction de micro-organismes aérobies dans le réacteur de désorption ;
- Récupération de la partie P de la biomasse dégradée et appauvrie en CO2 et d’un flux d’air enrichi en CO2 ;
- Introduction de la partie P de la biomasse issue de l’étape f) dans le digesteur ;
- Digestion anaérobie de la biomasse dans le digesteur ; et
- Récupération de biogaz enrichi en méthane.
- Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que le biogaz enrichi en méthane est épuré dans au moins une unité de séparation membranaire et le perméat récupéré en sortie de l’unité de séparation membranaire est recyclé dans le digesteur.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2003870A FR3109391B3 (fr) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Installation combinant la désorption du CO2compris dans la biomasse et dégradation de la biomasse |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR2003870A FR3109391B3 (fr) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Installation combinant la désorption du CO2compris dans la biomasse et dégradation de la biomasse |
| FR2003870 | 2020-04-17 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR3109391A3 true FR3109391A3 (fr) | 2021-10-22 |
| FR3109391B3 FR3109391B3 (fr) | 2022-05-13 |
Family
ID=78114121
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR2003870A Active FR3109391B3 (fr) | 2020-04-17 | 2020-04-17 | Installation combinant la désorption du CO2compris dans la biomasse et dégradation de la biomasse |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR3109391B3 (fr) |
-
2020
- 2020-04-17 FR FR2003870A patent/FR3109391B3/fr active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3109391B3 (fr) | 2022-05-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP4444445A1 (fr) | Installation de production biométhane et de coliquide avec un moyen d'éviter l'accumulation d'hydrogène et d'oxygène | |
| BRPI0818458B1 (pt) | método para capturar carbono por fermentação microbiana, e, sistema para aumentar a eficácia de processos para produzir produtos por fermentação microbiana de gás(gases) e para aumentar a captura geral de carbono em um processo para produzir produtos em um biorreator por fermentação microbiana. | |
| FR3084840A1 (fr) | Traitement par permeation membranaire avec ajustement de la temperature du premier retentat en fonction de la concentration en ch4 dans le troisieme et/ou quatrieme permeat | |
| EP3719426A1 (fr) | Purification et liquéfaction du biogaz par combinaison d'un système de cristallisation avec un échangeur de liquéfaction | |
| EP4149654B1 (fr) | Installation et procédé de production de biométhane avec perte de méthane limitée et emission de co2 limitée | |
| EP4062998A1 (fr) | Installation et procédé permettant d obtenir du biométhane conforme aux spécificités d'un réseau de transport | |
| EP3835405B1 (fr) | Digesteur comprenant une paroi interne poreuse | |
| FR3109097A3 (fr) | Installation et un procédé pour la production de biogaz enrichi en méthane | |
| FR3109157A3 (fr) | Installation permettant la désorption du CO2compris dans la biomasse | |
| EP3848447B1 (fr) | Digesteur comprenant un systeme d'injection d'oxygene presentant un moyen tubulaire comprenant une partie en forme de t | |
| EP3835404B1 (fr) | Digesteur comprenant un filet de désulfuration combiné à des cordes pendantes | |
| EP3848446B1 (fr) | Digesteur comprenant un systeme d'injection d'oxygene presentant un moyen tubulaire conforme en quadrillage | |
| FR3106762A1 (fr) | Installation et procédé pour la production de biogaz désulfuré | |
| FR3109158A3 (fr) | Digesteur à deux compartiments permettant la production de biogaz enrichi en méthane et d’air enrichi en CO2 | |
| CN103113010A (zh) | 一种同步实现焦炉气甲烷化及沼气原位提纯的方法 | |
| EP4372300B1 (fr) | Procédé et appareil de distillation cryogénique pour production de co2 liquide | |
| EP3835406A1 (fr) | Digesteur comprenant une paroi interne présentant des expansions et/ou des creux | |
| FR3106139A1 (fr) | Digesteur comprenant un système d’injection d’oxygène présentant un moyen tubulaire enroulé autour de son axe central | |
| FR3157218A3 (fr) | Appareil et procédé de traitement par perméation membranaire d’un flux gazeux, et Installation comprenant un tel appareil | |
| FR3122839A1 (fr) | Installation et Procédé de production de gaz de synthèse présentant un moyen de limiter les émissions de CO2 par récupération de chaleur | |
| FR3110600A1 (fr) | Récupération de méthane de digestats solides | |
| FR3157221A1 (fr) | Installation et procédé de production de biométhane gazeux et de CO2 liquide | |
| FR3111911A1 (fr) | Digesteur de biomasse comprenant une paroi tapissée d’un matériau conducteur d’électricité et comprenant du carbone | |
| FR3111909A1 (fr) | Digesteur de biomasse comprenant des structures sur lesquelles viennent s’enrouler et/ou s’accrocher et/ou contenir un ou des matériaux conducteurs d’électricité et comprenant du carbone | |
| FR3118716A3 (fr) | Installation de production de biogaz avec évaporation de l’eau |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 2 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 3 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 4 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 5 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 6 |
|
| PLFP | Fee payment |
Year of fee payment: 7 |