Démonstration de production d’électricité à partir de déchets urbains

Promoteur principal : Harvest Power (anciennement Fraser Richmond Soil & Fibre, Ltd.).
Lieu : Richmond, Colombie-Britannique
Contribution de l’Initiative : 5 M$
Total du projet : 22,5M $

Contexte du projet :

Alors que la population continue de croître, et que les ressources deviennent de plus en plus rares, la demande s’est accrue pour des technologies de recyclage novatrices qui permettent de maintenir notre niveau de vie tout en préservant l’environnement pour les futures générations. Bien que le recyclage du papier, des plastiques et des métaux soit très bien établi, l’infrastructure de recyclage des déchets organiques traîne derrière. De concert avec les pressions accrues pour détourner les déchets organiques que l’on retrouve dans nos flux de déchets, on observe des demandes croissantes de traiter ces matières d’une manière durable et avantageuse.

Le compostage aérobie utilise habituellement des feuilles et des résidus de jardin comme matière première principale, auxquels sont mélangés jusqu’à 10 % de résidus alimentaires. En raison de la composition dense et de la nature odorante des résidus alimentaires lorsqu’ils sont en train de se biodégrader, il est difficile de composter par voie aérobie de grandes quantités de résidus alimentaires dans les zones densément peuplées. Qui plus est, bien que le compostage retienne et recycle les éléments nutritifs du sol, il ne capture aucune énergie. L’énergie des déchets organiques peut être capturée grâce à la digestion anaérobie (« DA »), qui consiste à convertir en biogaz les sucres et les amidons provenant des résidus alimentaires, et à utiliser ensuite ce biogaz pour produire de l’électricité. Bien que la digestion anaérobie soit traditionnellement utilisée pour traiter les boues d’épuration et le fumier (matières organiques à faible teneur en solides), on ne l’a pas encore utilisée au Canada pour traiter un flux de déchets organiques mixtes composé de résidus de jardin et de résidus alimentaires.

Pour répondre au besoin de traiter des résidus alimentaires mélangés à des résidus de jardin, tout en capturant la capacité énergétique de ces matières, Harvest Power a cherché à développer le tout premier digesteur anaérobie à haute teneur en solides (HSAD) du Canada. Le Fonds pour l’énergie propre a accordé 5 M$ au projet intitulé :
« Production de bioénergie et rénovation urbaine », dans le cadre duquel Harvest développera et construira le HSAD et en démontrera la viabilité technique et commerciale pour produire de l’énergie à partir des résidus alimentaires et de jardin.

Résultats :

Harvest a développé et construit un HSAD en discontinu à deux étapes. Dans ce système, les étapes d’hydrolyse et de méthanogénèse ont été séparées, de sorte que chacune puisse fonctionner à des taux de chargement et des niveaux de pH optimaux. Résultat : le système a eu un temps de rétention des matières solides plus court, et l’étape d’hydrolyse pouvait fonctionner rapidement; le processus global a nécessité environ la moitié du temps (14 jours), comparativement au processus de DA à une étape classique. La diminution du temps de digestion a permis au système de traiter plus de matières premières par année. Le système de Harvest a été conçu au départ pour une capacité d’entrée de 27 000 tonnes par an (tpa), consistant en des résidus alimentaires et de jardin. On s’attendait à ce que le HSAD donne 17 687 tpa de compost commercialisable de qualité supérieure, produit en compostant par voie aérobie les résidus du processus de digestion (appelé le « digestat »). Le système de démonstration a été en mesure de traiter uniformément des taux de matières premières égaux ou supérieurs au taux prévu de 27 000 tpa, et de produire à un taux égal ou supérieur au taux de rendement prévu de compost.

Dans un HSAD à deux étapes, la plupart du biogaz est recueilli du digesteur de méthanisation. Selon la matière première, un processus à deux étapes produit du biogaz avec une concentration de méthane de 65 à 80 % (avec moins de dilution par le CO₂), comparativement aux concentrations de méthane habituelles d’un processus à une étape de 52 à 62 %. Le biogaz provenant du HSAD de Harvest était conçu pour être brûlé sur place dans un générateur de chaleur et d’électricité combiné de 1 MW (puissance électrique), et devait produire une puissance électrique nette de 6 789 MWh/an avec une puissance thermique disponible de 55 956 MMBtu/an. Le système de démonstration a été en mesure de produire à la puissance prévue, et parfois même au-delà de celle-ci, au cours de la première année. Par la suite, une série de mesures d’optimisation ont été prises pour améliorer l’uniformité du rendement énergétique tout en maintenant des niveaux élevés de débit de matière première.

Avantages pour le Canada :

La pénétration des systèmes de DA sur le marché au Canada se produira lorsque les services publics, les organismes de réglementation des permis environnementaux et les producteurs et transporteurs de déchets commenceront à avoir confiance dans la viabilité des HSAD. Cette installation a démontré avec succès un système HSAD pour la transformation des résidus alimentaires et de jardin en compost et en énergie propre, ce qui pourrait être reproduit dans l’ensemble du pays.

Prochaines étapes :

Harvest Power a l’intention d’optimiser davantage l’installation actuelle pour augmenter le débit et les rendements de biogaz, et elle cherche à élaborer des projets HSAD supplémentaires au Canada afin de miser sur les leçons tirées de ce projet.