Systèmes VPSA d’épuration du biogaz, 450–4.000 Nm³/h

Les systèmes VPSA transforment le biogaz en biométhane, un combustible gazeux renouvelable qui remplace le gaz naturel. Ils traitent 450–4.000 Nm³/h de biogaz brut issu d’exploitations agricoles, d’unités de valorisation des déchets organiques et de stations d’épuration. Le prétraitement et la séparation par adsorption constituent un procédé automatisé intégré.

Le biométhane sert au remplissage de bouteilles à 250–300 bar, à l’injection dans les réseaux publics de gaz et à la livraison sous forme liquide. Le remplissage exige une compression supplémentaire ; le biométhane liquide nécessite une liquéfaction. Le compresseur haute pression, le poste d’injection et l’unité de liquéfaction sont fournis séparément.

VPSA (Vacuum Pressure Swing Adsorption) désigne l’adsorption modulée en pression avec régénération sous vide. Le biogaz sous pression traverse un adsorbant solide : le CO₂ est retenu à sa surface et dans ses pores, tandis que le gaz enrichi en méthane sort de l’appareil. La pression diminue ensuite et les pompes à vide extraient le CO₂ retenu. L’adsorbant retrouve sa capacité pour le cycle suivant.

Les adsorbeurs fonctionnent en alternance : certains épurent le gaz, d’autres se régénèrent. Des cycles coordonnés assurent une production continue de biométhane. L’automatisme adapte leur durée aux variations du débit brut et maintient la qualité de produit définie. La régénération permet de réutiliser l’adsorbant sans le remplacer après chaque cycle.

Le refroidissement du biogaz brut condense la vapeur d’eau ; le liquide est séparé et évacué. Une soufflante achemine le gaz vers les étapes suivantes. Le réchauffage avant les filtres à charbon actif évite la condensation dans le lit filtrant.

Le charbon actif élimine le sulfure d’hydrogène. Un filtre de travail et un filtre de garde montés en série assurent deux étapes d’épuration. La tuyauterie de permutation permet d’inverser leur ordre de fonctionnement. Après désulfuration, le gaz est refroidi à nouveau pour retirer l’humidité avant compression.

Un compresseur à vis produit la pression nécessaire à la séparation. La compression à sec évite le contact entre le gaz et l’huile de lubrification. Le refroidissement après compression évacue la chaleur et condense la vapeur d’eau. Le réchauffage prépare ensuite le gaz à l’entrée du module d’adsorption. Un ballon tampon en amont stabilise l’alimentation du compresseur.

La régénération sous vide libère le CO₂ retenu et rétablit la capacité utile de l’adsorbant. La séparation utilise un solide, sans eau de lavage ni solution d’amines. Les condensats de refroidissement sont évacués séparément. Compression et mise sous vide créent les niveaux de pression alternés dans les adsorbeurs.

Le flux enrichi en CO₂ est évacué par une conduite de gaz. Une unité optionnelle de purification et de liquéfaction du CO₂ peut produire un second produit commercialisable en complément du biométhane. Les équipements de récupération et de liquéfaction du CO₂ sont fournis séparément du système principal.

L’installation fonctionne automatiquement. L’écran tactile affiche le schéma du procédé, les paramètres et l’état des équipements. Des séquences programmées gèrent le démarrage et l’arrêt ; le journal enregistre les avertissements et défauts horodatés. Les compteurs horaires facilitent la planification de la maintenance du compresseur, des pompes et des auxiliaires.

L’accès à distance assure la supervision, le diagnostic et la commande. Il permet la transmission des alarmes et avertissements, la consultation des historiques et la modification des paramètres. La chaîne de sécurité réunit l’arrêt d’urgence et les signaux de protection des équipements.

La conception modulaire, assemblée et testée en usine, réduit les travaux sur site. Les équipements sont installés dans des conteneurs avec des ouvertures de service pour l’inspection et la maintenance. Isolation thermique et acoustique, ventilation et éclairage assurent leurs conditions d’exploitation ; détection de gaz et détection incendie complètent la sécurité. Les conteneurs facilitent le transport et l’implantation des modules sur les sites de biogaz existants.

Le point de rosée de l’eau dans le biométhane est inférieur à −65 °C. La teneur en H₂S après prétraitement du gaz est inférieure à 3 ppm.