FAQ sur les solutions de valorisation du gaz d’enfouissement

Le gaz d’enfouissement est extrait sous vide, ce qui entraîne l’aspiration d’air à travers le recouvrement, les talus et le champ de puits. Il contient donc de l’azote et de l’oxygène, contrairement au gaz issu de digesteurs étanches. Il contient également des siloxanes, des composés organiques volatils (COV) et des composés halogénés, et sa composition évolue au fil de la vie du site. Une installation de valorisation doit tenir compte de ces trois enjeux.

La technologie d’adsorption modulée en pression (AMP/PSA) à vanne rotative et cycle rapide d’Ivys sépare les gaz en adsorbant le CO₂, le N₂ et l’O₂ sur des adsorbants personnalisés sous pression, tandis que le méthane traverse le système et constitue le gaz produit. Les gaz adsorbés sont ensuite libérés à basse pression. Pour en savoir plus sur le fonctionnement de nos systèmes AMP, consultez notre FAQ dédiée à l’AMP.

Oui. Les unités de valorisation du gaz d’enfouissement d’Ivys rejettent le N₂ et l’O₂ simultanément au CO₂, en une étape, en deux étapes ou avec une unité de rejet de l’azote (URA, en anglais NRU) installée après l’AMP. Un système à une étape traite une teneur en azote de l’alimentation inférieure à environ 4 %; un système à deux étapes avec recyclage traite une teneur de 4 à 8 %; au-delà de 8 %, une URA distincte installée après le train AMP élimine l’excédent de N₂.

À titre indicatif, une seule étape d’AMP d’Ivys respecte les spécifications habituelles du réseau lorsque la teneur en azote de l’alimentation est inférieure à environ 4 % mol (base sèche). La décision finale dépend toutefois des teneurs en méthane et en oxygène de l’alimentation, ainsi que des limites relatives aux gaz inertes totaux et au pouvoir calorifique prévues dans votre entente d’interconnexion. Par exemple, la Rule 30 de SoCalGas limite les gaz inertes totaux à 4 % et exige un pouvoir calorifique d’au moins 990 BTU/pi³ (36,9 MJ/m³).

Les systèmes d’Ivys produisent du GNR contenant plus de 97 % de méthane. Une unité de récupération secondaire (URS/SRU) capte le méthane présent dans les gaz d’échappement de l’AMP, qui serait autrement perdu, et accroît ainsi le taux de récupération global. Chaque point de pourcentage récupéré génère des revenus pendant toute la durée du projet, soit 20 ans.

L’AMP d’Ivys élimine l’oxygène par adsorption lors de la valorisation. Lorsque la teneur en oxygène de l’alimentation dépasse la capacité de traitement de l’AMP, une désoxygénation catalytique est intégrée au train de valorisation. Les limites habituelles sont de 0,2 % d’O₂ en vertu de la Rule 30 de SoCalGas, et de 0,1 % ou moins sur certains réseaux américains.

Ivys conçoit la solution de valorisation complète, y compris le refroidissement et le séchage régénératif pour obtenir un point de rosée stable; le charbon actif ou les matériaux à base de fer pour éliminer le H₂S, dimensionnés en fonction de la charge mesurée et des spécifications du réseau; ainsi que des lits d’adsorbants spécialisés pour éliminer les siloxanes et les composés halogénés. Ces étapes protègent les adsorbants de l’AMP et la compression en aval. Les exploitants de réseaux gaziers fixent des limites aux teneurs en constituants propres au gaz d’enfouissement lors de l’injection de GNR dans le réseau.

Les systèmes AMP à vanne rotative à cycle rapide traitent le CO₂, le N₂ et l’O₂ en une seule étape modulaire. Ils tolèrent les variations de composition du gaz d’enfouissement et peuvent accroître leur capacité par l’ajout d’unités, ce qui en fait la solution la mieux adaptée aux sites de petite et moyenne taille. Les membranes éliminent efficacement le CO₂, mais laissent passer la majeure partie de l’azote; elles nécessitent donc une étape distincte pour éliminer le N₂. La cryogénie peut traiter des teneurs élevées en azote, mais nécessite des investissements (CAPEX) plus élevés et convient mieux aux débits importants et stables.

Depuis 2006. Cette année-là, la première AMP d’Ivys (alors Xebec ou QuestAir) destinée à valoriser le gaz d’enfouissement — une M-3100 — a été retenue pour le site d’enfouissement sanitaire de Rumpke, en Ohio. Elle traitait 6,0 MMSCFD (environ 6 700 Nm³/h) de gaz d’alimentation pour produire un gaz contenant plus de 96 % de méthane, destiné au réseau de Duke Energy. Elle n’a jamais été mise à l’arrêt en raison d’un gaz hors spécifications.

Les systèmes AMP d’Ivys sont conçus pour fonctionner pendant plus de 20 ans, soit la durée de production de gaz d’un site d’enfouissement typique, qui est de 20 à 30 ans. Contrairement aux systèmes AMP conventionnels, qui reposent sur de grands ensembles de vannes sujettes à des défaillances, les systèmes d’Ivys utilisent des vannes rotatives, ce qui réduit considérablement les besoins de maintenance imprévue. Dans les conditions d’exploitation spécifiées, les adsorbants durent généralement 10 ans ou plus.

Oui, à condition que l’installation de valorisation soit dimensionnée pour le site, plutôt que réduite à partir d’une conception à grande échelle. Les systèmes AMP d’Ivys pour la valorisation du gaz d’enfouissement sont modulaires : leur capacité peut être augmentée en ajoutant des unités. Ils sont idéaux pour les sites où le débit de gaz se situe entre 250 et 1 500 SCFM (soit environ 400 à 2 400 Nm³/h).

Un seul conteneur Biostream offre une capacité nominale d’environ 280 SCFM (environ 450 Nm³/h) et peut réduire son débit jusqu’à 40 % de sa capacité (20 % en option). Il respecte donc les spécifications même lorsque les débits sont faibles ou en baisse. À titre de comparaison, les offres cryogéniques de type construction-propriété-exploitation (en anglais BOO) commencent généralement entre 250 et 500 SCFM (environ 400 à 800 Nm³/h).

Pour trois raisons. Premièrement, une seule étape d’AMP élimine le CO₂, le N₂ et l’O₂. Ainsi, un site bien géré, où la teneur en N₂ est inférieure à 4 %, n’a pas besoin d’une URA distincte, ce qui réduit au minimum les dépenses d’investissement, la charge parasite et l’encombrement. Deuxièmement, les modules sur châssis ou en conteneur sont livrés préassemblés et prétestés. Troisièmement, des trains peuvent être ajoutés ou déplacés au fur et à mesure que le champ de puits se développe ou se décline. Nos unités sont conçues avec une commande unique, ce qui les rend très faciles à exploiter, sans formation spécialisée ni opérateur attitré.

Les installations d’Ivys sont conçues en fonction de l’évolution prévue du champ de puits, et pas uniquement du gaz produit au départ. Le taux de réduction permet de s’adapter à la baisse du débit; des étapes d’AMP supplémentaires ou une URA peuvent être ajoutées si la teneur en azote augmente; les modules peuvent aussi être déplacés vers un autre site en fin de vie. Une installation conçue uniquement pour le gaz de la première année risque d’offrir un rendement insuffisant dès la cinquième année. Ivys a donc conçu sa solution en tenant compte de cette réalité.

En réduisant d’abord les infiltrations d’air, on peut limiter le recours aux URA. Celles-ci constituent l’équipement le plus coûteux d’une installation de valorisation du gaz d’enfouissement en GNR, tant en dépenses d’investissement qu’en consommation d’énergie parasite. La réparation du recouvrement, le rééquilibrage des têtes de puits, un contrôle plus serré du vide et la correction des courts-circuits peuvent faire passer un site de la tranche de plus de 8 % d’azote à une configuration utilisant uniquement l’AMP, moins coûteuse, et ainsi éliminer le besoin d’une URA. Avant de spécifier l’équipement, Ivys examine avec l’exploitant de votre système de captage et de contrôle des gaz (en anglais GCCS) les données de N₂ et d’O₂ aux têtes de puits afin de cerner des solutions efficaces pour l’ensemble du débit de gaz du site et de réduire les dépenses d’investissement totales du projet.

Oui. Ivys fournit de l’équipement détenu et exploité par le propriétaire, ce qui permet au site d’enfouissement ou à son promoteur de conserver les revenus du GNR et les attributs environnementaux (RIN, crédits LCFS), plutôt que de les partager dans le cadre d’un contrat BOO à long terme. Une AMP bien dimensionnée réduit les dépenses d’investissement et rend ainsi la propriété accessible aux sites de plus petite taille.

L’AMP est fournie sur châssis ou dans un conteneur standard. Sa conception à vanne rotative et à cycle rapide réduit considérablement la quantité d’adsorbant nécessaire par rapport à une AMP conventionnelle. L’étape de valorisation occupe ainsi une fraction seulement de l’espace requis par un train typique pour un petit site, prétraitement et compression compris.

Le système complet, du captage du gaz d’enfouissement à son injection dans le réseau, comprend l’élimination de l’humidité et du H₂S, l’épuration finale des siloxanes et des COV, la désoxygénation au besoin, la valorisation par AMP à vanne rotative à cycle rapide, une AMP à deux étapes, une URS ou une URA en option, ainsi que l’injection du produit, avec comptage, odorisation, régulation de la pression et surveillance de la qualité du gaz.

Chaque distributeur fixe ses propres spécifications. La Rule 30 de SoCalGas, souvent utilisée comme référence, limite les gaz inertes totaux (CO₂ + N₂ + O₂) à 4 % et l’oxygène à 0,2 %, tout en exigeant un pouvoir calorifique d’au moins 990 BTU/pi³ (36,9 MJ/m³). La Californie impose également des limites pour 17 constituants à l’état de traces propres au gaz d’enfouissement. Les ingénieurs procédés d’Ivys configurent l’installation de valorisation afin qu’elle soit conforme à votre entente d’interconnexion.

Le débit actuel et projeté, ainsi que les concentrations mesurées de CH₄, CO₂, N₂, O₂, H₂S, de siloxanes et de COV. Les New Source Performance Standards (NSPS) de l’Environmental Protection Agency (EPA) des États-Unis et les organismes équivalents au Canada exigent déjà une surveillance mensuelle du N₂ ou de l’O₂ aux têtes de puits. La plupart des sites disposent donc de ces données essentielles. L’équipe d’ingénieurs d’Ivys s’en sert pour choisir une configuration et peut aider à déterminer si des ajustements au champ de puits permettraient de réduire les dépenses d’investissement.

Le GNR est vendu aux distributeurs gaziers et aux entreprises dans le cadre de contrats d’achat à long terme, en complément des droits d’enfouissement existants. Le GNR produit à partir du gaz d’enfouissement génère aussi des attributs environnementaux, notamment la plupart des RIN cellulosiques (D3) prévus par la Renewable Fuel Standard des États-Unis, ainsi que des crédits dans le cadre de programmes de carburants à faible teneur en carbone, comme la LCFS de la Californie et le Règlement sur les combustibles propres du Canada.