Tirer parti du biogaz : l autre source d énergie de l Alberta Étude de cas de la Mission de planification énergétique communautaire APERÇU L Alberta a investi dans une vaste gamme de projets visant à réduire les émissions provenant du biogaz et à examiner des façons de tirer parti des possibilités qu offre ce gaz en tant que source d énergie. Le biogaz, qui est principalement composé de méthane, provient de la fermentation ou de la décomposition de matières organiques comme le fumier, les boues d épuration, les déchets solides municipaux, les résidus de culture ou toute autre matière première biodégradable dans un environnement exempt d oxygène. Produit dans des digesteurs anaérobie ou capté aux sites d enfouissement des déchets solides municipaux, le biogaz peut être transformé en source d énergie, d électricité ou de chaleur utile. Le recours au biogaz comme source d énergie contribue à améliorer la qualité de l air et à réduire les émissions de gaz à effet de serre, en plus de diminuer l utilisation des combustibles fossiles. Les investissements de l Alberta dans la technologie et la recherche axées sur le biogaz ont donné des résultats encourageants qui contribueront à accroître l utilisation du biogaz dans la province et dans d autres municipalités canadiennes. LES BIOCARBURANTS POUR L AVENIR DE L ALBERTA L Alberta produit 34 % du colza canola du Canada, une matière première utilisée pour produire du biodiesel. Toutefois l utilisation du biodiesel à des fins commerciales en Alberta est limitée, en partie en raison des défis que posent le mélange et la distribution. Dans le cadre de ses activités de recherche, d essai et de Au cours de sa première année d activité, l unité de production de biodiesel du Olds College School of Innovation s est donné comme objectif de produire 45 000 litres de biodiesel propre de qualité supérieure avec de l huile de colza. Des travaux de recherche effectués par l Alberta Research Council procurent des solutions viables pour réduire les émissions et prolonger la durée de vie des sites d enfouissement de petite et moyenne taille de l Alberta. Le projet de gazéification de la Ville d Edmonton devrait faire passer le taux de valorisation des déchets de la Ville de 60 à 90 %. Pressoir des grains et entreposage de l huile pour la production du biodiesel au Olds College BioFuel Technology Centre (photo : OCSI/Carien Vandenberg)
Mission de planification énergétique communautaire 2007 Tirer parti du biogaz : l autre source d énergie de l Alberta démonstration, l Olds College School of Innovation (OCSI) espère accroître la capacité de la province d utiliser cette source d énergie de remplacement. «Le biodiesel produit trois fois et demie plus d énergie qu il n en consomme», explique Tanya McDonald, associée de recherche en bioénergie du OCSI. «Il offre un meilleur rendement énergétique que l éthanol.» Du boisseau au biodiesel Tout le processus de production, de l entreposage des grains jusqu au mélange du biodiesel, est effectué sur place à l installation de production de biodiesel de 1 500 pi 2 de l OCSI. Les grains de colza canola utilisés pour produire le biodiesel sont entreposés à l extérieur et broyés à l aide d une presse à vis, un dispositif capable de broyer jusqu à cinq tonnes de grains de colza canola par jour. Environ 30 % de l huile de colza provient du pressage des grains; le reste des grains forme un tourteau qui sert à alimenter le bétail. L huile est filtrée, chauffée et séchée avant d être mélangée au méthanol et à un catalyseur en vue de créer la réaction chimique nécessaire. La chaleur permet d extraire la glycérine non requise, laquelle peut être utilisée dans le compostage ou dans les aliments pour le bétail. Un dernier lavage à sec permet d éliminer les impuretés restantes avant que le système ne produise jusqu à trois mélanges différents de biodiesel propre de qualité supérieure. Au cours de sa première année d activité, l installation devrait produire 45 000 litres de biodiesel avec du colza canola vierge de diverses qualités. L OCSI travaille actuellement à optimiser le procédé de production et à améliorer le contrôle de la qualité. Une recette pour le biogaz Outre ses travaux sur le biodiesel, l OCSI concentre une grande partie de sa recherche sur la production du biogaz. L école a effectué une étude visant à qualifier et à quantifier la charge d alimentation disponible à la Ville d Olds et dans les environs en vue de produire du biogaz pour fournir de la chaleur et de l électricité. «Nous avons dressé un inventaire des déchets pouvant être utilisés, et il s agissait principalement de fumier», explique Carien Vandenberg, technicienne en recherche à l OCSI. Étant donné que le fumier était disponible en si grande quantité, il a été décidé que la recette du digesteur serait composée d approximativement 80 % de cette matière première. «Le lisier et les déchets peuvent aussi être utilisés», ajoute-t-elle. L OCSI estime que pour chaque litre de solides disponibles, six litres de biogaz peuvent être produits. L école examine la possibilité de donner une nouvelle dimension à ses travaux de recherche. À long terme, elle désire construire une usine témoin de biogaz à des fins de recherche, de formation et d éducation. L énergie renouvelable et le compost provenant d une telle installation pourraient être utilisés sur le campus pour à la fois mettre à l essai la technologie et répondre aux objectifs de développement durable de l école. PRODUCTION D ÉNERGIE AVEC DES DÉCHETS Comparativement à la production de biogaz par la digestion anaérobie, les technologies de captage et d utilisation des gaz d enfouissement sont relativement nouvelles. L Alberta Research Council (ARC) concentre actuellement ses efforts sur la recherche stratégique, les services technologiques et la commercialisation de la technologie pour concevoir, élaborer et faire l essai de nouvelles technologies novatrices dans ce domaine en plein essor. Alors que des grandes villes comme Edmonton et Calgary utilisent déjà des technologies axées sur les gaz d enfouissement pour réduire les émissions et prolonger la durée de vie de leurs sites d enfouissement, la plupart des sites d enfouissement de l Alberta sont de petite et moyenne taille, fait remarquer Christian Felske, chercheur à l ARC. Étant donné que les sites d enfouissement de la province atteignent leur capacité et que le flux des déchets continue de croître, il est primordial d envisager de nouvelles façons de traiter les déchets. Recherche de possibilités Le taux de croissance fulgurant de Fort McMurray et l augmentation connexe du flux de déchets ont incité la Ville à examiner des moyens de réduire les répercussions environnementales de son site d enfouissement. Approximativement 81 000 tonnes de déchets solides municipaux y sont acheminées chaque année, et l ouverture d un nouveau site régional est prévue pour 2008. Avec l appui du Fonds municipal vert MC (FMV) de la Fédération canadienne des municipalités, l ARC et d autres partenaires du projet ont récemment amorcé un projet visant à évaluer à l aide de la modélisation et de mesures en temps réel la quantité de gaz d enfouissement produite au site de Fort McMurray. «Le tout débute par une évaluation, indique M. Felske. Les options sont en fonction de la taille du site d enfouissement, de la charge d alimentation au fil du temps et d autres 2
Tirer parti du biogaz : l autre source d énergie de l Alberta Mission de planification énergétique communautaire 2007 facteurs.» Une fois l évaluation terminée, l équipe de projet déterminera la possibilité de mettre en œuvre des technologies axées sur les gaz d enfouissement afin de produire de l énergie, de réduire les émissions de gaz à effet de serre, ou les deux. Une plus longue vie pour les sites d enfouissement En partenariat avec d autres participants du projet, l ARC formule des avis techniques pour un projet novateur de bioréacteur en cours au site d enfouissement Aquatera de Grande Prairie, en Alberta. Plus de 500 000 tonnes de déchets solides municipaux sont acheminés chaque année à ce site d enfouissement de taille moyenne. Afin de stabiliser et de décomposer les déchets organiques plus rapidement, du liquide et de l air sont ajoutés aux déchets à l aide d un système de canalisations installé sous une membrane ou un couvercle. «La technologie du bioréacteur permet de convertir un site d enfouissement en un système de traitement des déchets», explique M. Felske. Le lixiviat, qui sera traité à l usine de traitement des eaux usées, fournit l humidité requise pour produire des gaz d enfouissement. Site d enfouissement Aquatera de Grand Prairie, en Alberta (photo : Aquatera Utilities) La technologie du bioréacteur offre plusieurs avantages, signale M. Felske. Elle permet de réduire considérablement le temps requis pour décomposer les déchets, le faisant passer de décennies à des années seulement. Le processus de décomposition accroît la densité de la masse des déchets, ce qui peut offrir de 15 à 30 % d espace en plus dans le site d enfouissement. Ensemble, les décompositions aérobie et anaérobie rendent également les déchets moins toxiques. Selon la taille du site d enfouissement et la quantité de déchets sur place, la technologie peut accroître considérablement la quantité de gaz d enfouissement produite sur le site. Lorsque ce gaz est capté, il peut être utilisé pour produire de l énergie sur place ou être vendu. Aquatera Utilities Inc., la société régionale de service public qui exploite ce site, a l intention de mettre en œuvre un système de cogénération pour chauffer son immeuble de bureaux. L option de l oxydation Près de 35 000 tonnes de déchets solides municipaux sont acheminés au site d enfouissement régional de Leduc, situé à l est de la ville du même nom. En partie avec le soutien du FMV, l ARC et d autres partenaires du projet ont conçu, construit et supervisé un champ et un banc d essai à grande échelle pour étudier l oxydation du méthane comme moyen d atténuer les gaz émanant des petits sites d enfouissement. Afin de mener l essai, une aire de 10 mètres sur 10 mètres de déchets solides municipaux a été recouverte d une membrane synthétique qui est souvent utilisée pour recouvrir les sites d enfouissement. Deux biofiltres faits de compost ont été installés sur le dessus d une ouverture dans la membrane. Les gaz d enfouissement étaient évacués par les biofiltres et mesurés. Les résultats sont prometteurs : le processus d oxydation a éliminé en moyenne 63 % du méthane produit sur le site. M. Felske signale que cette technologie fonctionne bien pour réduire les émissions de méthane dans les climats froids, bien qu elle n ait pas encore été testée dans les régions de pergélisol continu. Il prévoit que l oxydation pourrait être utilisée dans la plupart des sites d enfouissement de petite et moyenne taille afin de réduire les émissions sans qu un système de collecte et de traitement des gaz d enfouissement ne soit nécessaire. LE QUATRIÈME «R» Grâce à ses programmes en place de recyclage et de compostage, la Ville d Edmonton est parvenue à un taux exceptionnel de valorisation des déchets 3
Mission de planification énergétique communautaire 2007 Tirer parti du biogaz : l autre source d énergie de l Alberta de 60 % en maximisant les trois «R» réduire, réutiliser et recycler. Toutefois, en raison de la fermeture prévue en 2009 de son site d enfouissement et de la nécessité d accroître encore plus le taux de valorisation des déchets, la Ville se tourne vers la technologie de la gazéification. «Le quatrième R est la récupération», signale Jim Schubert, gestionnaire de projet de la direction de la gestion des déchets de la Ville. L énergie des déchets demeurant dans le site d enfouissement peut être récupérée et convertie en source d énergie, d électricité ou de chaleur utile. Bien que la récupération de l énergie ne remplace pas la nécessité d avoir un site d enfouissement, elle permet de tirer parti des déchets restants en dépit des meilleurs efforts déployés pour les valoriser. Vers un taux de valorisation de 90 % Avec l appui du FMV, la Ville a examiné plus de 150 technologies de gazéification de pointe et a établi que le processus de la société Enerkem Technologies de Sherbrooke, au Québec, était le plus prometteur. Une partie des déchets de la ville ont été déchiquetés en combustible dérivé des déchets sous la forme de résidus pelucheux et de granules pour créer une charge d alimentation uniforme, laquelle a ensuite été utilisée pour produire des gaz de synthèse. M. Schubert signale que la production d une charge d alimentation uniforme s est avérée assez complexe. Il prévoit que cette étape, de même que les coûts élevés du processus, représenteront les principaux défis pour les municipalités intéressées à adopter cette technologie. Résidus pelucheux (photo : Ville d Edmonton) À la lumière des résultats de l initiative, la Ville a décidé de doter le Centre de gestion des déchets d Edmonton d une installation témoin de gazéification des déchets solides municipaux de 87 millions de dollars. L installation comportera une capacité intégrée de recherche et développement afin de poursuivre les études sur cette technologie, y compris son potentiel de production de produits à valeur plus élevée comme l éthanol et l hydrogène, ainsi que des utilisations pour les gaz de synthèse. L installation sera initialement en mesure de produire annuellement 30 millions de litres de méthanol et de deux à trois mégawatts à la fois d électricité et d énergie thermique utilisable. La Ville prévoit que l énergie produite par l installation pourrait remplacer les combustibles fossiles ordinaires dans certaines activités municipales. Elle prévoit également une réduction nette des émissions globales des gaz à effet de serre et des coûts énergétiques. LES DÉCHETS COMME RESSOURCE L utilisation des déchets comme ressource est un concept qui gagne en popularité en Alberta, à mesure que les organismes de recherche, l industrie privée et les administrations municipales examinent des moyens viables de réduire les répercussions environnementales du fumier, des résidus de culture, des déchets solides municipaux et autres déchets, et exploitent leurs possibilités comme source d énergie. Les investissements de la province dans la recherche et la nouvelle technologie ont donné des résultats encourageants et transférables qui peuvent aider les municipalités canadiennes à tirer parti des possibilités offertes par les déchets aujourd hui et demain. PERSONNES-RESSOURCES OLDS COLLEGE SCHOOL OF INNOVATION Tanya McDonald, associée de recherche en biotechnologie Olds College School of Innovation Téléphone : 403-507-7973 Courriel : tmcdonald@oldscollege.ca Carien Vandenberg, technicienne en recherche Olds College School of Innovation Téléphone : 403-556-4786 Courriel : cvandenberg@oldscollege.ca ALBERTA RESEARCH COUNCIL Christian Felske, chercheur Gestion des déchets solides Téléphone : 780-450-5369 Courriel : felske@arc.ab.ca 4
Tirer parti du biogaz : l autre source d énergie de l Alberta Mission de planification énergétique communautaire 2007 CENTRE DE GESTION DES DÉCHETS D EDMONTON Jim Schubert, gestionnaire de projet, projets d immobilisation Gestion des déchets Gestion des biens et travaux publics Ville d Edmonton Téléphone : 780-496-7293 Courriel : jim.schubert@edmonton.ca RESSOURCES SUPPLÉMENTAIRES La présente étude de cas porte sur des sites visités par les délégués de la Mission de planification énergétique communautaire 2007 de la FCM. Pour obtenir des renseignements supplémentaires sur la mission, y compris d autres études de cas, des exposés et le Rapport de la mission de 2007, visitez le site web du Centre pour le développement des collectivités viables de la FCM à l adresse <www.collectivitesviables.fcm.ca/fr/community_en ergy_mission>. 5