CHOTTIER CLAIRE - Lgcie - INSA de Lyon

fiche thèse 2008-2009Laboratoire de Génie Civilet d’IngénierieEnvironnementaleNOM ET PRENOM : CHOTTIER CLAIREAnalyse et traitement des composés organiques volatils siliciés dans des biogaz de fermentation avantvalorisation énergétiqueContexte :Deux procédés d'élimination des déchets ménagers sont surtout employés en France, l'incinération oule stockage dans des Centres de stockage de Déchets (CSD) avec ou sans prétraitement.Cette deuxième filière se caractérise par la production de biogaz, biogaz qui est éliminé parcombustion soit dans une torchère, soit dans un moteur qui, relié à un alternateur permet la productiond'électricité réinjectée dans le réseau national car le biogaz produit a un fort Pouvoir Calorifique (50 à60% de méthane).La destruction du biogaz par combustion est un impératif environnemental car l'élément combustible,le méthane, favorise l'effet de serre s'il est rejeté dans l'atmosphère.Depuis quelques années, les industriels en charge de la valorisation énergétique du biogaz dans desmoteurs thermiques constatent une augmentation des dépôts de composés contenant du silicium (enparticulier de la silice SiO 2 ) dans les chambres de combustion.Ces accumulations sont pénalisantes pour le bon fonctionnement des moteurs, principalement du faitdes propriétés abrasives de la silice. Elles posent en effet d'important problèmes de maintenance (usureet casse prématurées des moteurs, fréquence élevée de vidange des huiles, etc.) à l'origine de fréquentsarrêts de la production énergétique. La répétition de ces dysfonctionnements techniques induit ainsiune importante baisse de rentabilité financière des installations.Les dépôts de silice abrasive dans les moteurs sont directement liés à la présence de ComposésOrganiques Volatils Siliciés (COVSi) dans le biogaz.Travail demandé (démarche scientifique) :1/ mettre au point une méthodologie analytique fiable permettant la séparation et l'identification desCOV siliciés dans les biogaz. Les principales méthodologies consisteront en une phase d'extraction surun support adéquat, suivi d'une analyse ATD/GC/MS ou en fonction de la concentration en uneanalyse directe µGC/MS (partie réalisée à l'IRCELYON). En parallèle il s'agira d'évaluercomparativement une méthode globale d'analyse du silicium dans un biogaz, en cours dedéveloppement.2/ concevoir, tester et proposer une méthode d'épuration des biogaz vis-à-vis des composés volatilssiliciés, adaptable au contexte industriel (station d'épuration d'eaux usées, centre d'enfouissementtechnique). Cette seconde partie, relative aux procédés de traitement, nécessitera la conception et laréalisation de réacteurs (solide/gaz, et (ou) liquide/gaz). Dans la mise en œuvre des pré-traitementschoisis, il s'agira de suivre également l'efficacité épuratoire vis-à-vis des composés soufrés du biogaz(H 2 S, mercaptans) (partie réalisée au LGCIE de l'Insa de Lyon).Résultats attendus :1/ Interprétation des phénomènes chimiques mis en jeu lors de l'échantillonnage réalisé avec le kitd'analyse globale du Silicium dans un biogaz ; et optimisation potentielle du kit.2/ Guide de choix d'adsorbant pour la spéciation des COVSi dans le biogaz.3/ Orientation vers une méthode de traitement des COVSi dans le biogaz ; cette partie nécessite d'êtreréalisée sur le terrain pour obtenir des résultats interprétables vis-à-vis de la composition complexe desbiogaz.

fiche thèse 2008-2009Directeur de thèse : Patrick GERMAIN (LGCIE)Jean-Marc CHOVELON (IRCELYON)Membres du comité de thèse :Nature du financement : ADR région – Cluster EnvironnementDate prévue de soutenance :