Transformation de déchets résiduels organiques en bioénergie

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Objectif(s)

L'objectif de ce projet de Ressources naturelles Canada (RNCan) est de développer des technologies respectant les conditions économiques, climatiques, et réglementaires du Canada pouvant servir seules ou associées pour récupérer et optimiser de l'énergie à partir de déchets résiduels organiques. Ce projet appuiera la production de bioénergie à partir de déchets (prometteurs) résiduels provenant des secteurs municipaux, agricoles, et industriels. L'efficacité des technologies existantes sera accrue et la gestion des matières et de l'énergie ne pouvant être récupérées par des moyens conventionnels sera optimisée.

Description

Actuellement, les déchets solides résiduels des municipalités (DSM) sont évacués dans les décharges avec ou sans récupération d'énergie, les eaux usées industrielles et municipales se retrouvent généralement dans les installations municipales de traitement des eaux usées, et les déchets agricoles directement sur les terres. Bien que des progrès aient été réalisés dans la récupération de certaines matières et énergie, il existe toujours une grande proportion considérée comme un handicap pour la santé et l'environnement. En conséquence, le marché potentiel des options technologiques pour la production de bioénergie à partir de déchets et des stratégies efficaces de transformation des déchets présentent un intérêt important. Ce projet consiste en un effort concerté des ressources et de l'expertise des secteurs municipaux, agricoles, et industriels pour accroître la recherche et le développement (R-D), ainsi que la récupération de produits de valeur. Voici certaines activités du projet :

Usine pilote de Sherbrooke, QC


Technologie Enerkem
Gracieuseté d'Enerkem

• Thermoconversion de pointe
  Cette activité consiste à produire une évaluation de faisabilité pour l'utilisation de la technologie de gazéification à lit fluidisé d'Enerkem comme moyen d'élimination des DSM d'Edmonton. Les initiatives porteront sur l'évaluation des matières premières et la production de gaz synthétique. Les matières premières seront analysées physiquement, caractérisées puis soumises à des essais de gazéification en laboratoire et à l'échelle préindustrielle pour déterminer la faisabilité quant à la transformation d'énergie. Un gaz de synthèse sera généré (riche en hydrogène) pour la production de vapeur et/ou d'électricité. Des pastilles de combustible dérivé des déchets (CDD) serviront d'essai de base pour la production de gaz de synthèse. Un système pilote d'alimentation de résidus de déchiquetage d'automobiles sera aussi assemblé et utilisé pour l'essai des CDD de résidus de déchiquetage d'automobiles. Les résultats préliminaires sont prometteurs et indiquent une qualité stable des gaz de synthèse et une réduction des émissions.
   
• Ateliers sur les déchets solides résiduels des municipalités
  Cette activité consiste à organiser des ateliers d'information interactifs, à distribuer des documents promotionnels pour faire avancer la récupération d'énergie à partir de DSM, avec comme centres d'intérêt les bioréacteurs, le traitement thermique, la digestion anaérobie, le compostage mixte des déchets, et les décharges contrôlées. Cette activité fournira à l'industrie de gestion des déchets de l'information sur les options technologiques existantes et nouvelles de traitement des déchets résiduels en mettant l'accent sur la récupération d'énergie et sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES). Cinq options technologiques pour les DSM seront aussi examinées.
   
• L'utilisation du biogaz à entraînement direct pour les eaux usées municipales
  L'équipement à entraînement direct, dans lequel les moteurs qui fonctionnent au biogaz font directement marcher les pompes ou souffleuses d'air, représente une méthode efficace et économiquement viable pour utiliser l'énergie du biogaz dans les installations de traitement des eaux usées. Une évaluation de faisabilité économique (essais et optimisation) sur l'utilisation du biogaz anaérobie pour alimenter de l'équipement à entraînement direct dans les installations canadiennes de traitement des eaux usées sera réalisée dans le cadre de cette activité. D'autres initiatives comprennent l'élaboration de données complètes sur le calcul des coûts pour les unités de récupération d'énergie à entraînement direct fonctionnant au biogaz et l'établissement d'un programme de transfert technologique pour communiquer les résultats de l'étude à d'autres municipalités canadiennes et leurs consultants.
   
• Installation d'essai pour la digestion anaérobie (DA) de matières agricoles
  Différentes matières premières produisent différentes quantités de gaz et il serait essentiel de déterminer les résultats relatifs au gaz pour toute proposition de mélange de matières premières dans la conception d'une installation complète. Une installation à échelle préindustrielle de digestion anaérobie sera construite et testée au Prairie Agricultural Machinery Institute (PAMI) pour réaliser des essais sur différentes matières premières agricoles maximisant la production d'énergie. Cette activité consiste à construire un bio-digesteur et à réaliser des essais de digestion anaérobie sur le terrain.
• Installation d'essai pour la DA de matières industrielles
  Une installation à échelle préindustrielle de digestion anaérobie sera construite et testée à l'Institut de recherche en biotechnologie de l'Institut de recherche en biotechnologie du CNRC (IRB-CNRC) en vue de réaliser des essais sur différentes matières premières industrielles maximisant la production d'énergie.

Installation à échelle
préindustrielle de digestion
anaérobie (DA) de PAMI

Une autre initiative consiste à réaliser des mesures et des comptes rendus concernant des analyses de GES de digesteurs de ferme pour quatre systèmes de digestion anaérobie. Des essais de catalyseur de gaz d'enfouissement et de biogaz, la digestion du fumier, et le traitement préalable des déchets pour la production d'éthanol seront aussi effectués.

Un des défis de cette recherche est de surmonter l'opinion publique quant à l'utilisation des déchets comme matière première énergétique car il y a de la résistance à ce sujet, particulièrement à l'échelon municipal. Cela pourrait éventuellement devenir un problème à l'échelle agricole si les fermes commencent à transporter des cosubstrats pour la digestion. De plus, puisqu'on peut classer les travaux entrepris dans le cadre de ce projet comme traitement des déchets, gestion des nutriants ou production d'énergie, la difficulté réside dans la détermination des rôles prépondérants, particulièrement à l'échelon fédéral. Il est nécessaire d'avoir une meilleure compréhension de la disponibilité actuelle et future des ressources de déchets, des progrès technologiques, des obstacles (politiques, sociaux, financiers, et commerciaux), des implications concernant la biosécurité et la réglementation, des enjeux concernant la santé, de même que des analyses des cycles de vie et des GES.

Réalisations notables

Les recherches effectuées dans le cadre de ce projet présenteront aux producteurs de déchets des options pour la production de bioénergie. Les technologies à l'étude sont à un point de transition critique entre la R-D et l'application commerciale, et ce projet permettra de fournir des données et des connaissances clés pour faire avancer leur développement. Les technologies développées réduiront les émissions de GES, la pollution atmosphérique ainsi que la contamination des eaux souterraines, tout en produisant de l'énergie renouvelable à des coûts réduits. Les résultats préliminaires indiquent que la production de bioénergie à partir des déchets sera possible techniquement et économiquement malgré certains obstacles non techniques qui entravent son application étendue au Canada.