Préambule

La gêne procurée par les mauvaises odeurs est devenue un problème de société. Certaines mauvaises odeurs sont, de plus, préjudiciables à notre santé comme d'autres produits peu ou pas odorants. Les odeurs nocives ou non, que nous respirons quotidiennement sont déterminantes pour notre bien-être et notre santé. Avec le temps, l'individu parvient à s'habituer aux mauvaises odeurs et celles-ci étant invisibles, aucune disposition n'est généralement prise pour s'en protéger.

Qui est l'inventeur ?

L'inventeur, Ingénieur chimiste de Recherche & Développement en industrie pharmaceutique, aujourd'hui retraité et chercheur indépendant Freelance, est le neveu de André Bondouy, le Président fondateur de la société SEPPIC.

Le procédé est donc né de l'imagination de ce chimiste Normand né dans le village mythique qui a vu circuler la toute première voiture munie d'un moteur a explosion conçue par Édouard Delamare-Deboutteville (1856 à 1901) qui eut l'idée en 1883 de doter un break de chasse d'un moteur à gaz. Mais l'expérience s'acheva abruptement par l'explosion du récipient à gaz. L'année suivante il conçut et fit rouler la première voiture à pétrole actionnée par un moteur à explosion.

Comment est né P.T.C. System ?

PTC System et ses nouvelles technologies de conception totalement inédite et innovante qui a été brevetée pour la France en Juillet 2018 avec une extension internationale pour 152 pays enregistrée en Août 2018.

L'idée de PTC System est le résultat de l'observation de la réaction d'une molécule organique avec un dérivé soufré très malodorant, en l'occurrence la condensation entre le chloroéthanol et le dodécylmercaptan, ayant donné naissance à une nouvelle molécule organique parfaitement inodore très facilement biodégradable.

Cette observation a été le déclic pour rechercher un réactif simple et peu coûteux et si possible facilement accessible.
Le procédé DAVID est ainsi né.
Les recherches ont été entreprises pour le choix d'une molécule organique déjà commercialisée, d'un coût abordable, facile et sûre d'utilisation.
L'innovation repose donc sur la mise en oeuvre d'une formulation originale, sans oxydant, qui agit sur le polluant en le transformant en composé organique inodore et bio-disponible.
Cette formulation repose sur une molécule très connue et utilisée en chimie depuis le 19ème siècle pour la synthèse de diverses spécialités. L'utilisation de cette molécule dans les domaines qui nous intéressent est la clé du procédé qui représente une avancée très importante sur les plans techniques et économiques.

PTC System est une technologie de purification de compositions gazeuses, liquides ou sous forme d'aérosols vésiculaires contenant des polluants nuisibles à la santé et à l'environnement ou simplement malodorants.

• Les polluants sont des Composés Inorganiques Volatils (CIV)
  • CO2, COS, NOx, acides halogénohydriques, H2S, SO2, SOCl2, SO2Cl2, etc...
• Les polluants sont des Composés Organiques Volatils fonctionnels (COV)
  • amine, amide, nitrile, aldéhyde, cétone, ester, acide carboxylique, alcool, thiol, disulfure, thioester, les composés organiques halogénés, le phosgène et l’acide cyanhydrique, etc...

L’originalité du procédé réside d’une part dans le choix du réactif qui se combine aux polluants à traiter et d’autre part dans la destruction finale naturelle biologique en station d’épuration ne générant pas de nouvelle pollution gazeuse.

Ce système d’épuration est unique par sa conception et ses applications. Il permet de se démarquer de la concurrence et d’améliorer la productivité des installations de captage/traitement d’autant que son bilan économique est avantageux.
Le nouveau brevet est basé sur le brevet de 1995 du procédé DAVID (Procédé d'épuration d'effluents gazeux ou liquides contenant des dérivés soufrés) pour lequel il constitue une amélioration.

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Le procédé DAVID© - Odeurs

Secteur Industrie

Procédé d'épuration d'effluents gazeux ou liquides contenant des dérivés soufrés La présente innovation est relative à un procédé d'épuration d'effluents gazeux ou liquides contenant des dérivés soufrés (H2S, alcoyl-mercaptan, SO2).   Le procédé a fait l'objet d'un brevet français, européen et US. Une amélioration fait actuellement l'objet d'un nouveau brevet.

Hydrogène sulfuré (H2S) et mercaptans (R-SH)

H2S

Méthanethiol

L'hydrogène sulfuré est un gaz extrêmement toxique, malodorant même lorsqu'il est présent en quantités très faibles, et corrosif.
Sa présence ainsi que celle des alcoyl-mercaptans qui présentent les mêmes inconvénients que l'H2S du point de vue olfactif dans les effluents (gazeux ou liquides), industriels en particulier, représentent un danger considérable pour la santé des organismes vivants ou de l'environnement végétal.

Il est donc de la plus grande importance dans la lutte contre la pollution, d'éliminer l'hydrogène sulfuré ainsi que les alcoyl-mercaptans présents dans les effluents industriels (industries liées à l'énergie, chimie, industrie du bois, du papier et de la viscose, industries de l'agro-alimentaire), dans les déchets (industrie des sous-produits d'animaux, déjections animales, déchets ménagers) ou dans les stations d'épuration.

Dioxyde de soufre (SO2)

SO2

La présence du SO2 dans les effluents, industriels en particulier, représente également un danger considérable pour l'environnement végétal.
En effet, son émission est responsable d'une augmentation d'acidité dans l'atmosphère et génère le phénomène de pluie acide.

Les industries productrices de SO2 sont notamment les raffineries, les industries de traitement des déchets des hydrocarbures, les industries chimiques (chimie minérale: production d'acide sulfurique et d'oxyde de titane, chimie organique), les industries du papier, les industries agro-alimentaires et les industries des matériaux.
Diverses solutions ont été proposées pour éliminer ces différents composés soufrés des effluents (gazeux ou liquides)

Voir les articles: Les techniques concurrentes et Désodorisation industrielle par l'eau de Javel.

Description technique du procédé DAVID Le procédé DAVID est mis en oeuvre dans un processus de désodorisation physico-chimique consistant en un transfert de molécules gazeuses odorantes vers une phase liquide. Ce procédé se caractérise par un lavage chimique de l'air vicié à contre courant, à l'aide de solutions aqueuses alcalines, à l'intérieur de tours placées en série. Ces tours sont garnies de matériau inerte qui favorise le contact gaz-liquide. Suivant la nature du composé à éliminer, un agent neutralisant basique est ajouté à l'eau de lavage afin d'accélérer le transfert gaz-liquide, et ainsi augmenter l'efficacité du traitement. L'addition complémentaire du réactif spécifique, revendiqué dans le procédé DAVID, contribue à son tour, non seulement à intensifier ce processus de transfert, mais aussi à régénérer les eaux de lavage en modifiant chimiquement les molécules absorbées qui possèdent la propriété d'être inodores et biodégradables. Le procédé DAVID permet de traiter des effluents gazeux très concentrés de composés odorants. Très fiable, cette technique atteint des rendements épuratoires supérieurs à 99 % garantissant l'absence totale de nuisances olfactives. Les caractéristiques d'un matériau inerte qui favorise le garnissage (nature, surface spécifique, volume, hauteur) sont calculées pour optimiser le temps de contact gaz-liquide et le transfert des molécules.

Comment fonctionne ce procédé original ?

Le procédé DAVID est mis en oeuvre dans un processus physico-chimique consistant en un transfert de molécules gazeuses vers une phase liquide.

La présente invention s'est donné pour but de pourvoir à un procédé d'épuration d'effluents gazeux ou liquides contenant un ou plusieurs dérivés soufrés, tels que H2S, mercaptans ou SO2, qui élimine les inconvénients des solutions visant au même but proposées dans l'Art antérieur, notamment en ce que le procédé selon la présente invention permet un rendement d'épuration quantitatif de l'ordre de 100%, ne nécessite pas d'installation particulière (utilisation de n'importe quelle colonne de lavage de gaz, par exemple), et fournit un produit de substitution stable, biodégradable et non toxique.
La présente invention a pour objet un procédé d'épuration d'effluents (gazeux ou liquide) contenant des dérivés soufrés (H2S, alcoyl-mercaptan, SO2), caractérisé en ce qu'il comprend:

(A) l'alcalinisation de l'effluent à traiter à un pH > 9 en présence d'une base de formule générale M-OH dans laquelle M représente un métal alcalin, un métal alcalino-terreux, un agent de condensation entre la partie organique d'un réactif spécifique et le dérivé soufré ou un agent de transfert de phase et notamment un ammonium quaternaire ou un ligand.
(B) la mise en contact du produit obtenu en (A) avec un réactif organique spécifique.

Selon un mode de mise en oeuvre avantageux du dit procédé, les étapes (A) et (B) sont réalisées simultanément.
Ce procédé de captage et de dépollution s'applique également au traitement simultané de plusieurs dérivés soufrés pour des concentrations très importantes.

(C) La destruction finale des produits de captage après le procédé simultané d'absorption et de modification chimique (A+B) L'opération est effectuée en station d'épuration biologique.
Les composés organiques présents et formés lors de la réaction de condensation sont digérés par le processus de bioépuration aérobie de la station d'épuration.
Le principe du traitement biologique est basé sur la dégradation des composés organiques par des micro-organismes. La matière organique présente dans le substrat liquide principal qui en présence d’oxygène, de sources d’azote et de phosphore, d’oligo-éléments et d’eau est dégradée en CO2, H2O, S et métabolites (sous-produits de réaction).

L’originalité du procédé réside d’une part dans le choix du réactif qui se combine aux polluants à traiter et d’autre part dans la destruction finale naturelle biologique en station d’épuration ne générant pas de nouvelle pollution gazeuse.
Ce système d’épuration est unique par sa conception et ses applications. Il permet de se démarquer de la concurrence et d’améliorer la productivité des installations de captage/traitement d’autant que son bilan économique est avantageux.
Le nouveau brevet est basé sur le brevet existant du procédé DAVID (Procédé d'épuration d'effluents gazeux ou liquides contenant des dérivés soufrés) pour lequel il constitue une amélioration.

Équipement nécessaire pour le procédé DAVID

Ce processus est réalisable sur une seule tour de lavage si les concentrations d'ammoniac/amine sont inférieures à 0,4 ppm.

Détails du module GasWash

Le procédé se caractérise par un lavage physico-chimique du flux gazeux vicié à contre courant, à l'aide de solutions aqueuses alcalines, à l'intérieur de la tour de lavage. L'agent neutralisant basique (soude ou potasse) est ajouté à l'eau afin d'accélérer le transfert gaz-liquide, et ainsi augmenter l'efficacité du traitement. L'addition complémentaire d'un réactif spécifique contribue à son tour, non seulement à intensifier ce processus de transfert, mais aussi à régénérer les eaux de lavage en modifiant chimiquement les molécules absorbées qui possèdent la propriété d'être inodores et biodégradables. Dans la tour, l’air est introduit de bas en haut et les solutions de lavage pulvérisées à contre-courant, de haut en bas. Ces tours sont garnies de matériau inerte qui favorise le contact gaz-liquide.  La tour est équipée d’une pompe de recyclage. Le pied de la tour sert de volume de rétention et de bâche d’aspiration de la pompe de recirculation des bains.

Mode opératoire:

Une feuille de calcul automatique Excel permet, d’une part de déterminer les quantités de réactif et de soude en fonction du flux gazeux considéré et d’autre part de comparer le coût de traitement avec l’eau de Javel et autre oxydant.
Pour cela il est important de connaître et de renseigner précisément dans les cases bleues :

•           Le débit horaire du flux en m³
•           La durée de traitement journalier
•           La concentration des composés à capter en mg/m³

Dans la bâche d’aspiration on charge dans l’ordre les quantités calculées de solution alcaline de soude ou de potasse, puis la solution à 40% du réactif.
On charge l’eau complémentaire déterminée dans la feuille de calcul correspondant à 20 volumes du réactif pur.
Le milieu réactionnel affiche une valeur de pH>11.
La pompe de circulation est activée puis la vanne de débit des gaz est progressivement libérée et contrôlée au débit désiré.
La fin de réaction est déterminée et contrôlée par pH<9.

Le procédé s'adapte à tout type d'installation déjà existante

- Dans le cas d’une installation pourvue d’une seule tour, il s’agit d’une opération unitaire (batch) : La tour est vidangée, l’effluent liquide est évacué vers le bassin de réception des eaux industrielles. La tour peut être rechargée pour une autre opération. Une telle installation peut aussi fonctionner en continu avec pompes doseuses et évacuation simultanée des jus de lavage.

- Dans le cas d’une installation pourvue de plusieurs tours, elle permet une opération en continu : Ce type d’installation à 2 ou 3 étages, ou plus, conviendra pour un traitement en continu. Une fois la 1ère tour arrivée en saturation contrôlée par pH-métrie ( pH<9 ), le flux est basculé vers la 2ème tour. Pendant ce temps, la 1ère tour est rechargée et ainsi de suite….

Le procédé conforme à l'invention ne nécessite donc pas d'équipement spécifique particulier.

Voir les tests de validation

Voir un exemple de traitement en industrie chimique

Pourquoi méthaniser nos déchets ?

la méthanisation, encore à ce jour sous-utilisée, apparaît comme une réponse à la double question de la gestion des déchets et du développement des énergies renouvelables; sans oublier la lutte contre les gaz à effet de serre dont le CO2 fait partie.

Le principe de la méthanisation consiste à récupérer les déchets organiques pour les valoriser sous forme de biogaz par fermentation anaérobie.
Les déchets organiques peuvent provenir des activités agricoles (lisiers, fumiers), industrielles et tertiaires (notamment déchets des IAA) ou des collectivités (déchets de restauration, tontes de gazon…).
Le biogaz est composé notamment de méthane en proportion variable, qui lui confère un potentiel énergétique.
Ce biogaz, après épuration, est utilisé pour produire de l’électricité et/ou de la chaleur. Il peut également être injecté dans le réseau de distribution de gaz, voire être utilisé en gaz carburant.
A ce jour, l'épuration du biogaz demande une succession de phases opératoires.
Le système P.T.C. a l'avantage de traiter l'ensemble des composés indésirables en une seule opération.

Outre le biogaz, la méthanisation agricole permet l’obtention d’une matière fertilisante, le digestat, qui peut être épandu
(dans le cadre d’un plan d’épandage, ou comme produit normé après compostage).
Le développement de la méthanisation s’inscrit pleinement dans les objectifs de la loi de transition énergétique pour la croissance verte promulguée le 18 août 2015.

La France souhaite développer à l’horizon 2020 les énergies renouvelables à hauteur de 23 % du mix énergétique, avec une forte contribution de la biomasse à ces objectifs (bois-énergie et méthanisation).
Ainsi, l’État fixe un objectif de 1 500 méthaniseurs en 3 ans, et la méthanisation est au coeur du plan Énergie Méthanisation Autonomie Azote (EMAA) du 29 mars 2013 (voir site internet http://agriculture.gouv/Plan-Energie-Methanisation).

On notera que dans cette configuration, le biogaz n'est pas épuré donc source de nuisances olfactives dues à H2S et NH3.
D'autre part, le CO2 de fermentation est rejeté à l'atmosphère (gaz à effet de serre).

La filière actuelle biogaz-biométhane

Les utilisations du biométhane sont les mêmes que celles du gaz naturel : eau chaude sanitaire, chauffage, cuissons, besoins industriels, etc. Une des valorisations pertinente encore méconnue est la valorisation en carburant.
L’utilisation de biométhane en carburant dans les transports (on parle de bioGNV) permettrait de réduire les émissions de gaz à effet de serre dans ce secteur.
En outre, étant entendu que le bioGNV et le GNV (gaz naturel pour véhicules) ont la même composition chimique, les véhicules roulant au gaz ainsi que les stations de remplissage peuvent être alimentés par du bioGNV sans modifications techniques.

Schéma de la filière classique

La purification classique des biogaz

A ce jour, la purification des biogaz est effectuée principalement pour la valorisation du biométhane par injection dans les réseaux de distribution du gaz naturel d'origine fossile.

Le schéma ci-dessous montre la complexité d'une telle installation de purification comportant plusieurs unités de traitement et on notera que le CO2, momentannément piégé, est relargué à l'atmosphère. De telles installations représentent un coût important en investissement et en fonctionnement (Coûts du charbon actif entre autres).

PTC System, innovant par sa technologie simple mais particulièrement efficace, trouve une place prépondérante parmi les techniques de purification actuelles des biogaz.

La purification des biogaz avec PTC System

Il est le seul connu pour éliminer totalement dans la même opération et sur une seule unité de traitement CO2, N2, O2, H2O, H2S, NH3, Siloxanes, Organochlorés ou Organofluorés.

Cette technologie est la seule qui ne nécessite pas de compression du biogaz tout au long du cycle de purification et dont Les pertes en méthane seront en inférieures à 0.1%.

Pour le biogaz issu de la méthanisation des intrants suivants:

• Ordures ménagères
• Boues de Station d'Epuration
• Déchets agro-alimentaires

Pour le biogaz issu de la méthanisation de déchets agricoles:
Le biogaz issu d'intrants de déchets agricoles produisant entre 50 et 100 mg/m3 d'ammoniac sera soumis à un traitement préalable avec une solution d'acide sulfurique dans le module H2SO4

Le module "AciWash" est destiné à la capture de H2S et autres composés à caractère acide.

Le module "AmiWash" permet de produire du biométhane de haute pureté (> 98% CH4)
Ce module d’épuration du biogaz consiste à éliminer le dioxyde de carbone (CO2) une fois que le sulfure d’hydrogène (H2S) et autres composés acides indésirables du biogaz auront été captés par le module AciWash.
Pour cela AmiWash propose de mettre le biogaz au contact d’une solution d’amines dans une colonne d’absorption physico-chimique afin que le dioxyde de carbone se sépare du méthane.
La mise en oeuvre d’une réaction très sélective avec le dioxyde de carbone permet d’obtenir à la fois un biométhane et un gaz carbonique de grande pureté après traitement par le module AciWash.

Le module "GasWash" complète la modification chimique des composés captés par le module AciWash avant la destruction finale en station d'épuration biologique des produits de captage.
Les composés organiques présents et formés lors de la réaction de condensation sont digérés par le processus de bioépuration aérobie de la station d'épuration.

Voir un exemple de traitement
Voir le modèle de traitement des biogaz

Traitement biologique des effluents liquides en station d'épuration:

Le procédé conforme à l'invention permet d'obtenir un produit traité liquide absolument inodore et incolore qui peut être directement évacué vers un bassin d'auto-neutralisation ou un bassin des eaux à traiter d'une station d'épuration, de plus, l'acidification ne régénère pas de mercaptan, de SO2 ou d'hydrogène sulfuré.
Le traitement biologique en station d'épuration ne crée pas non plus de nouvelle nuisance, ni au niveau de la station elle-même, ni au niveau du réseau d'assainissement.
Les mesures DBO (Demande Biologique en Oxygène) et DCO (Demande Chimique en Oxygène) sont conformes aux normes de rejet et améliorées comparativement aux procédés de destruction oxydants classiques.

Actuellement, quel est le bilan CO2 d'une unité de méthanisation ?

Chaque m³ de biogaz issu de la méthanisation a participé à éviter le rejet dans l’atmosphère de 2,3 kg de dioxyde de carbone (CO₂₎ responsable du réchauffement climatique.
Une unité de méthanisation de 2 MW électrique, par le principe de la méthanisation, permet ainsi d’éviter l’émission d’environ 9 000 t de CO₂ dans l’atmosphère.

Cependant, il faut avoir présent à l’esprit que chaque m³ de biogaz produit contient toujours entre 20 et 40% de CO₂ soit entre 3 kg et 6 kg qui sont finalement rejetés à l’atmosphère, soit lors de la purification en biométhane par les techniques concurrentes, soit dans l'utilisation du biogaz sans purification.

On notera que cette même unité de méthanisation de 2 MW et qui a consommé environ 4 Mm3 de biogaz a malgré tout émis entre 800 t et 1 600 t de CO₂ dans l’atmosphère selon la nature des substances méthanisées.

La composition des biogaz et donc de ses impuretés varie suivant la nature

Un rapport INERIS (15/12/2009) mentionne des concentrations d'oxysulfure de carbone (COS) de l'ordre de 0,047 à
0,29 mg/m3 dans le biogaz issu de la méthanisation des boues de stations d'épuration.

Le biométhane: Vers un coût de production enfin compétitif ?

le Système P.T.C. est la seule technologie connue à ce jour, permettant d'éliminer durablement et de récupérer avantageusement le CO2 issu de la méthanisation sous forme de carbonates et qui est valorisable notamment en industrie.
Il permet le captage total, durable et en une seule opération du CO2 mais aussi de l'ensemble des composés volatils polluants (N2, O2, H2O, H2S, NH3, Siloxanes, Organochlorés ou Organofluorés).

Le système P.T.C. permet un coût de production de biométhane 3 fois moins cher que la concurrence et permet donc de réduire l'écart de coût entre le méthane d'origine fossile et le biométhane pour l'incorporer dans le réseau.

La valorisation du biogaz
Constitué principalement de méthane et de gaz carbonique, le biogaz est valorisé efficacement en biométhane par des procédés d’épuration.
Cette technique, appelée méthanisation, est provoquée dans des digesteurs, lors du traitement des ordures ménagères, des déchets industriels ou agricoles et des boues d’épuration.
Le biogaz, issu de la fermentation de ces déchets, est une source d’énergie renouvelable qui après épuration peut se substituer au gaz naturel d’origine fossile.
Les agriculteurs, industriels, collectivités traitent ainsi leurs déchets tout en valorisant leurs potentiels énergétique et économique. La solution d’épuration P.T.C. permet la valorisation de tous les biogaz pour l’injection au réseau de gaz naturel, la production de carburant véhicules (biométhane gazeux ou liquide) ou encore la production d’hydrogène renouvelable après reformage du biométhane.

La technologie d'épuration par la technique P.T.C.
Afin de transformer le biogaz en substitut du gaz naturel, il faut le débarrasser de l'ensemble des polluants.
Le système P.T.C. propose une solution technique qui permet aujourd’hui aux producteurs de biogaz de le valoriser efficacement en biométhane par son procédé d’épuration.
La technologie utilisée permet d'éliminer durablement le dioxyde de carbone (CO2 recyclable), et d'éliminer dans la même opération N2, O2, H2O, H2S, NH3, Siloxanes, Organochlorés ou Organofluorés.

La filière hydrogène, à partir de la méthanisation, devrait logiquement trouver sa place dans un avenir proche.

http://www.innovalor.fr/biogaz-biomethane.htm

Le cycle d'élimination durable des polluants

Le système P.T.C. s'inscrit dans ce nouveau concept de purification / dépollution.

Ce système est actuellement le seul connu pour éliminer durablement le CO2 et qui peut être recyclé en filière industrielle.
Dans une période particulièrement propice au développement des énergies alternatives aux ressources fossiles, la perspective d'intégration des biogaz dans le paysage énergétique français est d'un intérêt certain d'un point de vue politique, économique et environnemental.

En effet, la valorisation des résidus organiques domestiques, industriels et agricoles ou le traitement des eaux usées satisfont aux notions de développement durable et d'énergie renouvelable, clairement explicitées dans les récents engagements et accords internationaux.

L'impact environnemental de la mise en oeuvre de filières de valorisation de biogaz résulte en une diminution conséquente des gaz à effet de serre rejetés.

Les récentes fluctuations des coûts liés à l'importation d'énergies fossiles ont également influencé favorablement le regain d'intérêt économique pour la production d'énergie à partir de biogaz, qu'elle soit directement sous la forme de gaz à haute pureté en méthane ou sous forme d'électricité.

Le prix de revient du biométhane complètement épuré par le système P.T.C. est de 0,054€ / kWh. quand le prix de revient dans les systèmes concurrents se situe vers
0,15€ / kWh.