les dossiers du Loss Prevention Unit

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1 les dossiers du Loss Prevention Unit la production de biogaz associée à la cogénération réinventons l assurance

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3 La production de biogaz associée à la production d énergie par cogénération. Qu est-ce que le biogaz? On entend par biogaz le méthane obtenu par fermentation de matières organiques provenant de l industrie agro-alimentaire, d installations de traitement des déchets et/ou de la collecte de matières organiques domestiques. Ces flux de déchets peuvent comporter des matières tant fluides que solides. Fermentation La fermentation est un processus par lequel les bactéries transforment la biomasse concernée en environ 2/3 de méthane (CH4), 1/3 de dioxyde de carbone (CO2), le reste étant des traces d autres gaz. Le processus de fermentation a lieu dans un réservoir fermé et chauffé, les matières étant souvent malaxées en continu. Produits finis Production de biogaz En moyenne, dans les systèmes courants, de 30 à 60 % de la partie fermentable des déchets sont transformés en biogaz. Dans les systèmes à haut rendement, cette proportion peut s élever à plus de 90%. Production d électricité Le biogaz est utilisé la plupart du temps pour la production d électricité verte et de chaleur utile, à l aide d une cogénération. Une partie de la chaleur est employée pour la fermentation même ou peut être utilisée pour le chauffage de bâtiments ou dans des processus industriels. Production d engrais de fertilisation Le produit issu de la fermentation ou digestat peut, entre autres, être utilisé en agriculture pour amender le sol.

4 Phase 1 Phase 2 Phase 3 Silo-tranchée Air Déshumidification désulfurisation Torchère Malaxeur c COGÉNÉRATION Silo fermé Cuve de fermentation Installation de séchage Stockage du digestat séché Phase 4 Purification de l eau Séparation Description du processus Phase 1 Approvisionnement arrivage. Réception dépotage et stockage préalable des matières premières destinées à la fermentation et à la transformation en biogaz et digestat. Les matières premières livrées sont stockées dans des silos dans l attente de leur traitement. On trouve pour ce faire : des silos-tranchées, des silos fermés en polyester, des silos en béton, ouverts ou fermés, des silos métalliques, ouverts ou fermés. Phase 2 Amenée-mélange et fermentation Mélange et transport vers la cuve de fermentation - Les matières premières liquides sont envoyées par pompage vers la cuve de fermentation. Les matières premières solides sont transportées, après broyage éventuel, via une vis d Archimède vers la cuve de fermentation. - Avant que les matières premières solides et liquides ne soient introduites dans la cuve, elles sont tout d abord mélangées dans des proportions appropriées. - Il est indispensable de disposer d un système de malaxage afin d obtenir une répartition uniforme de la température au sein de la cuve et un bon mélange du fumier, et d éviter la superposition de strates de purin et de produits de décantation, ainsi que l apparition de couches de mousse (dégazage de la biomasse). On trouve les systèmes suivants : - Mélange par biogaz : continu ou intermittent. - Malaxage mécanique par une ou plusieurs palettes à axe horizontal ou vertical. - Circulateurs.

5 Fermentation proprement dite Dans la cuve de fermentation, les matières organiques subissent une décomposition anaérobie qui les transforme en biogaz et en digestat. Au sein de la cuve, le mélange est maintenu à température (env. 38 à 40 C) et continuellement malaxé. La cuve de fermentation est équipée d un système de chauffage comportant un échangeur de chaleur, interne ou externe. - Échangeur de chaleur interne : la transmission de calories se fait dans la cuve, à l aide de canalisations appliquées contre les parois de celle-ci. - Transmission de chaleur externe : le produit lui-même circule à travers l échangeur de chaleur placé à l extérieur de la cuve de fermentation. Le gaz obtenu est stocké dans la cuve de fermentation, mise en légère surpression. La cuve est rendue étanche. Cette étanchéité peut être obtenue au moyen d une toile flexible équipée d une poche à gaz, ou encore par un couvercle de béton. Phase 3 Traitement et transformation du biogaz Désulfurisation du biogaz Avant de pouvoir brûler le biogaz, il y a lieu d en éliminer tout d abord certaines impuretés. Le gaz produit doit être débarrassé du sulfure d hydrogène (H 2 S) présent, afin d empêcher tout dommage, par corrosion, aux installations et à l éventuelle cogénération, et d éliminer toute toxicité pour l homme. Déshumidification Le biogaz produit contient de l eau. Afin d éviter d endommager les installations et d assurer le bon fonctionnement de la cogénération, il y a lieu de réduire la teneur en eau du gaz. Cette dernière est en partie éliminée, parmi d autres moyens, par condensation. Combustion Le biogaz purifié est acheminé vers une ou plusieurs unités de cogénération où il est transformé en électricité et en chaleur. L électricité produite peut servir à la consommation propre ou peut être injectée dans le réseau électrique existant. La chaleur produite par la cogénération est dérivée et utilisée pour : - réchauffer la cuve de fermentation, - chauffer les bâtiments, - sécher le digestat, - d autres processus. Phase 4 Post-traitement du digestat Après fermentation, le produit résiduel est transformé, par séparation, en un digestat fin, d une part, et épais d autre part. Le digestat fin est ensuite purifié pour donner de l eau pouvant être rejetée. Le digestat épais est transformé, par purification et séchage, en un produit fini d aspect granuleux (compost). Pour ce faire, différentes techniques sont utilisées : Séchage direct : séchoir à tambour. séchoir à lit fluidisé. broyeur-sécheur. Séchage indirect : séchoir à faisceau de tubes rotatif. séchoir à disques. Post-traitement éventuel par transformation en pellets ou granulés.

6 Quels sont les différents types de risques et leur prévention? Risques Prévention Phase 1 - Approvisionnement et stockage des matières premières. Échauffement Explosion dans les silos fermés. Implosion de silos fermés. Gel des matières premières. Fermentation spontanée et dégagement de biogaz Incendie par échauffement des convoyeurs à bande ou vis d Archimède transporteuses. Présence de particules métalliques ou d impuretés Stockage en largeur ; stockage limité dans le temps ; contrôle de la température dans le silo ; détection de CO ; retourner régulièrement les tas. Éviter le trop plein. Utilisation de disques de rupture. Utilisation de soupapes de sécurité. Utilisation de silos chauffés lors de grand froid. Limiter la durée de stockage ; contrôle de la température. Entretien périodique des installations. Tenue d un registre de contrôle. Contrôle de la composition des matières premières entrantes. Phase 2 - Mélange et fermentation. Danger d explosion lié à la production de biogaz Surproduction de biogaz Défaillances de la cuve de fermentation Application de la réglementation ATEX, rédaction d instructions de travail, formation du personnel, contrôle permanent et surveillance de la température, du degré d acidité et de la pression. Utilisation d une citerne-tampon installation d une torchère. Utilisation d un fût-tampon complémentaire pour recueillir les remous lors du malaxage. Prévoir une réserve de biogaz pour éviter la coupure brusque de la cogénération.

7 Risques Prévention Phase 3 - Déshumidification et désulfurisation du biogaz. Trop forte teneur en soufre du gaz. Formation d un mélange explosif en présence d air Teneur trop élevée de vapeur d eau et d eau dans le gaz Contrôle permanent de la qualité du gaz. Étalonnage semestriel des compteurs gaz. Fonctions d arrêt en présence de teneur trop élevée, par action d une torchère. Procédures précises en cas d alarme. Mesure de la concentration en oxygène du biogaz. En cas d injection d air, la pompe doit être réglée de façon telle qu il y ait une teneur maximale de 12 % de volume d oxygène dans le mélange gazeux. Installer des conduites de gaz sans pente. Protéger contre le gel les écoulements de condensats placés à l extérieur. Phase 4 - Traitement terminal du digestat obtenu. Explosion de poussière dans le séchoir Incendie dans le séchoir. Incendie dans le séchoir. Auto-combustion du digestat fini Application de la réglementation ATEX. Installation de détecteurs de flammes et de détecteurs thermiques associés à une installation d extinction automatique. Couplage du système de séchage au système de détection avec arrêt immédiat du séchage en cas d activation d un détecteur. Installation de sprinklers. Compartimentage approprié du bâtiment abritant l installation de séchage. Stockage dans un silo compartimenté. Présence de détecteurs de flamme et de fumée ainsi que de CO. Stockage en largeur Utilisation d un répartiteur pour le stockage du digestat + durée de stockage limitée. Phase 4 - Production d électricité. Panne de la cogénération Panne de la cogénération Généralités. foudre Extension de l incendie Incendie dû aux installations électriques Fuites de gaz Respecter les directives du fabricant. La cogénération doit être destinée au biogaz. Installation d une deuxième cogénération prenant la relève en cas de panne. Stockage du biogaz. Protection contre la foudre de l installation électrique et des circuits de commande et de contrôle. Compartimentage de la cogénération, des installations de séchage, des silos et des installations de contrôle et de commande locales. Contrôle périodique des installations HT et BT par un organisme agréé. Thermographie. Utiliser des matériaux résistant aux agents chimiques tels que par ex le H 2 S. Protéger les canalisations contre les dommages mécaniques. Prévoir une ventilation adéquate capable d empêcher les accumulations de gaz en cas de fuite. Effectuer des mesures préventives de gaz en des endroits stratégiques.

8 E.R. Camille Gillon, AXA Belgium SA, Blvd du Souverain Bruxelles AXA Belgium, S.A. d assurances agréée sous le n 0039 pour pratiquer les branches vie et non-vie (A.R , M.B ) Siège social : boulevard du Souverain 25 - B-1170 Bruxelles (Belgique) Internet : Tél. : (02) Fax : (02) N BCE : RPM Bruxelles