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Surveillance du biogaz dans une usine de sucre et d'éthanol au Brésil

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Comment Cubic Instruments contribue-t-il à la surveillance du biogaz dans les usines de sucre et d'éthanol au Brésil ?

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Contexte du projet

Le Brésil est le premier producteur et exportateur mondial de canne à sucre, représentant environ 50 % de la production mondiale de sucre. Chaque année, le pays produit environ 654,8 millions de tonnes de canne à sucre, 41,25 millions de tonnes de sucre transformé et 29,7 milliards de litres d'éthanol. Ce volume de production considérable fait du Brésil un pionnier mondial de l'énergie de la biomasse, en particulier grâce à l'utilisation de la bagasse de canne à sucre. Des centaines de centrales électriques à travers le pays utilisent la bagasse de canne à sucre comme combustible, principalement par combustion directe, et nombre d'entre elles ont une capacité bien supérieure à 1 MW.

Ces dernières années, les principales entreprises du secteur ont montré un intérêt croissant pour la production de biogaz, qui non seulement améliore la production d'énergie des systèmes de biomasse basés sur la canne à sucre, mais offre également un potentiel important de réduction de l'empreinte carbone de la production de canne à sucre.

CG (pseudonyme utilisé pour respecter les exigences de confidentialité des clients), l'un des plus grands producteurs de sucre et d'éthanol du Brésil, a reconnu l'opportunité de la mise en œuvre du biogaz. En octobre 2021, CG a créé sa première usine de biogaz à Narandiba (État de São Paulo) en partenariat avec GBT (pseudonyme utilisé conformément aux exigences de confidentialité des clients), une entreprise spécialisée dans les solutions de production de biogaz. Avec le soutien technique de GBT, l'usine de biogaz utilise plusieurs matières premières : la vinasse - un sous-produit de la production d'éthanol - pendant les opérations régulières, la bagasse de canne à sucre pendant la saison des récoltes et le tourteau de filtration pendant les périodes hors saison. Cette approche multi-produits atténue efficacement les limitations saisonnières typiques de la production de biogaz et permet un fonctionnement continu tout au long de l'année.

Exigences en matière de mesures

Le sulfure d'hydrogène (H₂S) est une impureté courante et problématique dans le biogaz. Il peut inhiber la production de méthane (CH₄) et provoquer une grave corrosion des équipements. Par conséquent, une mesure précise et fiable du H₂S est cruciale pour la surveillance du biogaz.

En raison de la teneur élevée en protéines de la vinasse, la concentration de H₂S dans le biogaz issu de la production d'éthanol peut atteindre jusqu'à 1,5 %, ce qui est nettement plus élevé que pour d'autres matières premières. Les capteurs ECD (détecteur électrochimique) H₂S traditionnels ont tendance à avoir une courte durée de vie dans de telles conditions, ce qui entraîne des remplacements fréquents et coûteux.

Pour réduire les besoins de maintenance et améliorer la fiabilité de la surveillance, un analyseur de gaz équipé d'un capteur H₂S à longue durée de vie était nécessaire pour un fonctionnement efficace du système de biogaz.

Solutions

Après avoir évalué plusieurs technologies et fournisseurs, CG a choisi le système d'analyse de gaz Gasboard-3500UV de Cubic Instruments, qui est basé sur les technologies UV-DOAS (spectroscopie d'absorption optique différentielle dans l'ultraviolet), NDIR et ECD.

L'analyseur Gasboard-3500UV est doté d'un capteur H₂S à longue durée de vie et prend en charge trois canaux d'échantillonnage indépendants, ce qui permet une surveillance continue et en temps réel de plusieurs digesteurs avec une grande précision et peu d'entretien.

Composants du système

Unité d'échantillonnage : Logée dans un boîtier antidéflagrant, l'unité d'échantillonnage intégrée comprend une pompe d'échantillonnage, une carte de contrôle à trois canaux, des électrovannes et un logiciel de contrôle. L'unité d'échantillonnage prélève simultanément des échantillons de gaz instables à basse pression dans trois digesteurs différents.

Unité de prétraitement : Le système de prétraitement comprend un réservoir de déshydratation par gravité, un filtre séparateur gaz-eau, un régulateur de débit et un refroidisseur à vortex. Ces composants éliminent efficacement la poussière, l'humidité et d'autres impuretés, garantissant un flux de gaz propre et stable vers l'analyseur.

Unité d'analyse : L'analyseur Gasboard-3500UV combine plusieurs technologies de détection (UV-DOAS, NDIR et ECD) dans une conception antidéflagrante. Il permet une surveillance continue de haute précision des concentrations de H₂S, CO₂, CH₄ et O₂ en temps réel, sans nécessiter de purge d'air externe.

Valeur pour le client

En mettant en œuvre le système Gasboard-3500UV basé sur l'UV-DOAS, le NDIR et l'ECD, CG peut surveiller en continu et en temps réel le processus de fermentation anaérobie, ce qui permet d'effectuer des ajustements en temps voulu pour optimiser les performances de digestion. La stabilité et l'efficacité de la production de biogaz et de biométhane s'en trouvent améliorées.

La production stable et fiable de biométhane a permis à CG de décrocher un contrat de fourniture de biogaz à trois villes voisines, Narandiba, Pirapozinho et Presidente Prudente, dont la population totale est de 264 000 habitants.