Le Tableau 26 résume les taux de charge des 7 CA, calculés à partir des différentes expériences qui viennent d'être décrites. Dans la plupart des cas, pour tenir compte de la variabilité des teneurs en H2S et des incertitudes de mesures de l'analyseur selon les condi-tions, nous avons déterminé un intervalle ou une valeur par défaut.
- en condition terrain : interpolation linéaire de la teneur d'H2S en entrée avec ou sans mise à zéro du palier final ;
- en conditions laboratoire : en se basant sur la teneur théorique de la bouteille en H2S ou la teneur mesurée (dans ce cas les teneurs mesurées en entrée et sortie à la saturation sont égales).
Tableau 26 : Comparaison des taux de charge des adsorbants vis-à-vis d'H2S exprimés en mg d'H2S par gramme d'adsorbant
n° Taux de charge (mg H2S / g d'adsorbant)
Laboratoire Terrain Industrielle Données Fabricant
1 2,3 - 2,9 2,1 – 2,4 2 1,9 – 2,3 0,6 – 0,8 3 > 32,9 800 4 4,6 – 5,6 9,6 – 16,5 5 6,8 – 8,1 3,5 – 5,2 >108 6 >19,4 7 4,1 – 4,9 7,3 – 7,5 105
De ce bilan, et avec les réserves émises, il ressort que dans la plupart des cas l'efficaci-té épuratoire des CA vis-à-vis d'H2S est meilleure dans les tests réalisés en laboratoire (3 CA sur 5). Ceci est logique et met en évidence la compétition entre l'adsorption d'H2S et celle des autres molécules volatiles présentes dans le biogaz réel.
Nous n'avons pas d'explications du comportement différent des CA 4 et 7 qui "se-raient" plus efficaces sur biogaz réel que sur H2S seul. Il n'est pas impossible qu'une baisse importante des teneurs en H2S du biogaz ait pu se produire pendant l'expérience sur le ter-rain et ait conduit à surestimer sa capacité d'épuration. Cela indique, d'une façon générale, la nécessité de dupliquer, ou même tripliquer les essais sur le terrain, pour moyenner les varia-bilités ponctuelles de qualité du biogaz.
De manière logique, les 2 CA imprégnés, et destinés spécifiquement à l'épuration d'H2S, ont des efficacités épuratoires très supérieures à celles des CA classiques. Cependant le choix d'un CA imprégné doit être discuté en termes du coût, de recyclabilité et de perfor-mances vis-à-vis des autres impuretés du biogaz.
D'une manière générale également, les taux de charge sont relativement faibles, quelques mg ou dizaines de mg d'H2S adsorbés par g de CA. Cette technique d'épuration d'H2S n'est certainement pas la plus efficace et nécessite de surdimensionner les installations industrielles.
Enfin en ce qui concerne le CA 5 qui a pu être testé aux 3 niveaux d'expérience, son efficacité à l'échelle industrielle est supérieure d'un facteur au moins 20, à ce qui a été consta-té à l'échelle pilote en condition terrain. Nous n'avons pas accès aux conditions et à la dyna-mique de circulation du biogaz à l'intérieur du réacteur industriel. Malgré tout, le dimen-sionnement et la géométrie du filtre industriel, conduisent certainement à une masse volu-mique apparente plus élevée (par tassement) que dans nos expériences et un meilleur contact gaz-solide en limitant les chemins préférentiels. Il paraît évident que ce sont ces paramètres qui font la différence si les CA utilisés sont exactement les mêmes. Il reste malheureusement un doute sur ce dernier point au vu des écarts constatés.
2.5.2. Epuration des COVSi à l'échelle pilote pour le CA 2
Un essai de suivi de l'épuration vis-à-vis des COVSi est réalisé en condition terrain sur le CA 2. Ce suivi est réalisé en 4 campagnes de mesures sur 4 jours différents en repre-nant à chaque manipulation le même CA ayant été stocké clos. La Figure 94 présente les ré-sultats des taux d'abattement des 4 campagnes d'analyses en fonction de la durée de fonc-tionnement cumulée. 0 20 40 60 80 100 0 200 400 600 800 1000
Durée cumulée (min) Taux d'abattement
(%)
Essai 1.1 Essai 1.2 Essai 1.3 Essai 1.4
Figure 94 : Taux d'abattement des COVSi polaires par le CA 2 – mCA = 150 g - Qgaz = 540 l/h – Analyse des COVSi par ICP-OES après absorption en solutions aqueuses – Vgaz cumulé = 8,4 m3 – Durée de fonctionne-ment cumulée = 930 minutes
Contrairement aux taux d'abattements observés vis-à-vis d'H2S pour ce CA, les taux d'abattement pour les COVSi polaires sont relativement bons (100% de rétention pendant 465 minutes). Cependant, compte tenu du mode de réalisation discontinu des expérimentions, les incertitudes sont relativement fortes ; en effet on observe une remontée du taux d'abatte-ment entre les essais 1.3 et 1.4 pouvant s'expliquer par la désorption de COVSi à l'ouverture de l'adsorbeur lors de la réinstallation sur site. Pour obtenir les cinétiques de rétention sans artefacts liés aux durées des manipulations, il faudrait pouvoir réaliser un suivi continu sur site pendant au moins 25 à 30 heures. Cette manipulation serait envisageable par analyse par µGC-MS [Arnold et Kajolinna 2010] ou par GC-MS installée sur site en prélèvements automa-tisés de gaz directement dans la veine.
De plus, 2 analyses ponctuelles par TD-GC-MS (prélèvement sur tubes Tenax) sont réalisées lors des essais 1.2 et 1.3. Les taux d'abattements individuels pour chaque COVSi lors de ces 2 campagnes de mesures sont respectivement présentés en Figure 95 et Figure 96.
Taux d'abattement (%) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 TMSo l L2 L3 L4 D3 D4 D5 D6 Si Tot al
Figure 95 : Taux d'abattement (%) ponctuels des COVSi au cours de l'essai 1.2 (à t = 317 minutes) du CA n°2 – mCA = 150 g - Dgaz = 540 l/h – Analyses par TD-GC-MS ; prélèvements sur tubes TENAX.
Huit COVSi sont détectés à savoir le triméthylsilanol (TMSol), L2, L3, L4, D3, D4, D5 et D6. L5 n'est détecté ni dans le biogaz brut ni dans le biogaz traité. Le taux d'abattement global sur la somme de tous les COVSi analysés, exprimé en équivalent silicium, est de 97% lors de l'essai 1.2 (à t = 317 min).
Les COVSi peu polaires sont dans l'ensemble très bien retenus, à plus de 98% pour L2, L3, L4, D4, D5, et D6. Seul le D3 semble légèrement moins retenu avec 87% de taux d'abattement. Cette rétention moins bonne pour ce composé peut s'expliquer par le phéno-mène de diminution des interactions avec les molécules de petite taille ; en effet, le D3 est le composé le plus léger de la série des siloxanes cycliques.
Les COVSi polaires semblent les moins bien retenus à savoir 72% de rétention pour le TMSol ; cette molécule est également la plus légère. Deux phénomènes peuvent entrer en jeu pour expliquer cette rétention plus faible que pour les autres COVSi :
- une affinité plus importante du CA vis-à-vis des molécules peu polaires, - une rétention faible car les interactions molécule/CA ne sont pas assez fortes compte tenu de la taille et de la faible masse moléculaire de ces molécules. Il est con-nu que les CA classiques sont très peu efficaces pour les molécules de petite taille (en général inférieures à C3/C4) ; ce qui est le cas du TMSol.
On observe donc une différence de taux d'abattement entre les 2 types d'analyses concernant les COVSi polaires. En effet, par la méthode par absorption en solvant aqueux et analyse ICP-OES, nous obtenons un taux d'abattement de 100% tandis que par la méthode par adsorption sur tube Tenax puis analyse GC-MS, le taux d'abattement pour le TMSol est de 70%. Ceci peut s'expliquer par le biais observé pour l'analyse des molécules légères par prélèvement sur tubes Tenax présenté dans le chapitre précédent (cf. Chapitre 3 p.153) ainsi que par l'ensemble des incertitudes de mesures.