Recherche et étude d'une solution innovante pour l'optimisation de la conversion en bioGNV des effluents gazeux de l'installation de stockage de déchets non dangereux

Use of fossil fuel energy has many associated problems such as decreasing reserves, greenhouse gas (GHG) emissions and dependency on importation. In this perspective, the decomposition of biodegradable waste in anaerobic conditions such as in landfills is a well-established process for the biogas production and consequent biomethane generation. In this context, this thesis focused on research and study of an innovative solution for the transformation of landfill biogas into biomethane. For the case study landfill site, a landfill gas (LFG) mathematical modeling was carried out to predict the production of gas for the next 30 years. A state of the art study has been carried out to identify the different biogas upgrading technologies able to upgrade landfill biogas into biomethane. A life cycle cost analysis has been carried out for five different upgrading technologies to identify the most influencing parameters. Specific cost of biomethane production from landfill site was estimated in two scenarios: Membrane+PSA and cryogenic distillation. To overcome the low biogas flow rate, the valorization of carbon dioxide content of the raw biogas was studied via power-to-gas process. In the two-step power-to-gas process, source of the carbon in the methanation unit has been considered from the carbon dioxide captured and separated in the outlet of an upgrading technology. Hydrogen production in the process was studied using intermittent surplus renewable electricity via electrolysis technology. Two operating strategies were studied for the power-to-gas process with and without intermediate hydrogen storage facility: continuous and flexible. Specific cost of synthetic natural gas (SNG) production was estimated in €/MWh in two operating strategies. A sensitivity analysis was carried out to present the effect of electricity purchase price as well as full load operating hours on the production cost of SNG.L'utilisation d'énergies fossiles a de nombreux problèmes associés tels que la diminution des réserves, les émissions de gaz à effet de serre (GES) et la dépendance à l'égard des importations. Dans cette perspective, la décomposition des déchets biodégradables dans des conditions anaérobies telles que dans les ISDND est un processus bien établi pour la production de biogaz et la génération conséquente de biométhane. Dans ce contexte, cette thèse a porté sur la recherche et l'étude d'une solution innovante pour la transformation du biogaz de (ISDND) en biométhane. Pour le site d'ISDND de l'étude de cas, une modélisation mathématique des gaz d'ISDND (LFG) a été réalisée pour prédire la production de gaz pour les 30 prochaines années. Une étude de pointe a été réalisée pour identifier les différentes technologies de traitement du biogaz capables de traiter le biogaz de l’ISDND en biométhane. Une analyse des coûts du cycle de vie a été réalisée pour cinq technologies afin d'identifier les paramètres les plus influents. Le coût spécifique de la production de biométhane à partir du site d’ISDND a été estimé dans deux scénarios: Membrane+PSA et distillation cryogénique. Pour remédier le faible débit de biogaz, la valorisation de la teneur en dioxyde de carbone du biogaz brut a été étudiée via le procédé Power-to-Gas. Dans le processus Power-to-Gas en deux étapes, la source du carbone dans l'unité de méthanisation a été considérée à partir de la capture du dioxyde de carbone et séparée à la sortie d'une technologie de traitement. La production d'hydrogène dans le processus a été étudiée en utilisant l'électricité renouvelable excédentaire intermittente via la technologie d'électrolyse. Deux modes opératoires ont été étudiés pour le procédé Power-to-Gas avec et sans stockage intermédiaire d'hydrogène : continu et flexible. Le coût spécifique de la production de gaz naturel de synthèse (GNS) a été estimé en €/MWh dans deux stratégies d'opératoires. Une analyse de sensibilité a été réalisée pour présenter l'effet du prix d'achat de l'électricité ainsi que des heures de fonctionnement à pleine charge sur le coût de production de GNS