Une enquête sur les installations biogaz dans le nord-est de l’Allemagne a montré que douze des quinze producteurs de biogaz ont signalé la formation de mousse dans leurs digesteurs et que cette formation est considérée comme l’une des perturbations les plus fréquentes dans les digesteurs anaérobies.
- Qu’est-ce que la mousse ?
La mousse est généralement une dispersion d’un gaz dans un liquide constitué d’une forte proportion (environ 95%) de gaz. La phase liquide est localisée dans un film mince qui est présent entre les bulles de gaz. Cependant, la mousse ne peut être produite qu’après qu’une certaine concentration seuil d’un composé tensioactif a été dépassée. Les composés tensioactifs ont des propriétés amphiphiles, c’est-à-dire que leurs molécules obtiennent à la fois des groupes fonctionnels hydrophiles et hydrophobes. A faible concentration, les composés tensioactifs se comportent de manière inoffensive. Certaines de leurs propriétés physiques, telles que l’activité de surface, changent brusquement lorsqu’une certaine concentration est dépassée (la concentration micellaire critique). Ces composés forment ensuite des amas (micelles) dans des solutions et des couches monomoléculaires sur les surfaces.
Sous l’effet de processus physiques, tels que l’agitation, les parois cellulaires sont exposées à une contrainte de cisaillement, ce qui conduit à la libération de substances aux propriétés tensioactives. Des substances favorisant la formation de mousse et stabilisant la mousse pénètrent également dans le digesteur au cours de sa procédure d’alimentation.
- Formation des mousses dans les installations de biogaz
Selon les exploitants d’installations de biogaz, il existe deux types de mousses dans les installations de biogaz, qui diffèrent par leur taille et par la difficulté de les éliminer. La mousse avec un diamètre de bulle relativement important est facile à combattre par régime ou famine et par l’utilisation d’agitateurs. En revanche, la mousse avec de petites bulles pose plus de difficultés car elle est très stable et difficile à enlever.
- Causes de la mousse dans les installations biogaz
La formation de la mousse est provoquée par la présence de substances actives, les surfactants qui favorisent la montée en mousse.
Ces surfactants peuvent entrer dans le digesteur, soit par les matières entrantes ; soit du fait de la dégradation ou du déséquilibre du processus biologique.
Dans les unités à grand échelle, la formation de mousse est influencée par le taux de formation de biogaz, la température, la viscosité, l’alcalinité et le mélange (voir figure 2).
- Conséquences d’un moussage excessif dans les installations de biogaz
La formation de mousse peut provoquer diverses perturbations opérationnelles et de graves dommages à l’équipement, tels que l’incrustation des parois du digesteur, les défaillances des doseurs et des pompes de recirculation, la contamination des tuyaux de gaz et de condensat et des défaillances des capteurs de mesure, et, par conséquent, des problèmes de contrôle de processus. Le blocage des conduites de gaz peut provoquer une augmentation de la pression à l’intérieur du digesteur, ce qui active la vanne de régulation de pression, entraînant ainsi des problèmes de sécurité supplémentaires.
En conséquence de la présence de mousse stable au sein du digesteur, le volume utilisable du digesteur et le temps de digestion diminuent, le degré de dégradation diminue et, par conséquent, le rendement en biogaz diminue.
- Technologies existantes pour l’élimination de la mousse
L’élimination de la mousse devrait déjà être envisagée dès la conception de l’installation. Diverses mesures techniques peuvent être utilisées pour empêcher un moussage excessif ou pour aider à détruire la mousse et qui sont :
- Les capteurs de mousse : Il s’agit d’un récipient de collecte de mousse composée de (Un appareil spécial d’arrosage et de rinçage avec de l’eau, Une ouverture pour évacuation et nettoyage de la mousse, Un obturateur de siphon de gaz, Une ouverture pour observation avec vitre ainsi que l’installation de commande et d’automatisme).
Un système de destruction de mousse : Il s’agit d’un système de pulvérisation de la surface supérieure du plan d’eau avec de l’eau fraiche.
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