Les producteurs de biochar se concentrent souvent sur la teneur en carbone et la stabilité du produit fini, négligeant parfois les gaz émis par le réacteur. Or, si des gaz combustibles s'échappent, si de l'air pénètre dans le système ou si l'oxydation est défaillante, l'installation peut subir des pertes d'énergie, engendrer des risques pour la sécurité et compromettre son impact positif sur le climat. Le contrôle des gaz permet d'établir le lien essentiel entre la conversion de la matière première, la valorisation énergétique et les rejets atmosphériques.

Les systèmes de pyrolyse du biochar doivent généralement surveiller les concentrations de méthane, de monoxyde de carbone, de dioxyde de carbone, d'hydrogène et d'oxygène aux emplacements choisis pour le contrôle du procédé, l'utilisation du combustible et l'évaluation des émissions. Le choix des composants supplémentaires dépend de la matière première, de la conception du réacteur, du système d'épuration des gaz, de l'utilisation finale et de la méthode d'autorisation ou de certification applicable.

Un seul instrument et un seul point d'échantillonnage ne permettent généralement pas de répondre à toutes les questions. Les gaz chauds sortant du réacteur, le flux de combustible épuré et les gaz d'échappement finaux présentent des concentrations, des contaminants et des objectifs de mesure différents ; il convient donc de les évaluer séparément.

Pourquoi la surveillance du méthane est-elle devenue plus importante pour les projets de biochar ?

Un projet peut stocker du carbone dans le biochar tout en libérant du méthane évitable lors de sa production. Le méthane ayant un impact sur le bilan climatique, le négliger peut nuire à la crédibilité du projet, même si le produit solide répond aux objectifs de qualité.

La méthodologie européenne de 2026 pour la certification volontaire de la séquestration du carbone par le biochar inclut les gaz à effet de serre liés à la production dans le calcul des émissions associées. Elle identifie le méthane émis par le processus de production comme un paramètre surveillé.

Durant la première période de certification, la méthodologie exige la mesure des émissions de méthane au moins deux fois par unité de production, les mesures étant espacées d'au moins un tiers de la période de certification. Les résultats sont exprimés en pourcentage de la production de biochar. En cas d'incohérences entre les mesures initiales, des mesures complémentaires sont nécessaires pour obtenir une estimation fiable.

Cette exigence ne signifie pas que chaque installation doit être dotée d'un système continu identique. Le référentiel de certification peut préciser la procédure d'échantillonnage, tandis que l'instrument approprié dépend de la concentration attendue, du système d'évacuation des gaz et de la durée de l'essai.

Quels gaz fournissent les informations les plus utiles sur le processus ?

La surveillance du seul méthane permet d'identifier un rejet ayant un impact sur le climat, mais n'en explique pas la cause. Une analyse plus complète de la composition des gaz de pyrolyse aide les opérateurs à distinguer les conversions incomplètes, les variations de chauffage, les fuites d'air et les combustions imparfaites.

Les gaz du noyau fournissent généralement des informations différentes :

Selon la matière première et le projet, les opérateurs peuvent également évaluer la présence d'hydrocarbures légers, de vapeur d'eau, de H₂S, de NH₃, de HCl ou d'autres composés. L'ajout de ces gaz ne doit pas être systématique ; il doit faire suite à une évaluation de la matière première et des risques.

Le suivi de la qualité du gaz de synthèse est particulièrement utile lorsque le gaz est recirculé pour chauffer le réacteur ou fourni à un moteur, une chaudière ou tout autre dispositif de récupération d'énergie.

Où faut-il prendre les mesures ?

Une conduite propre et en bon état ne représente pas nécessairement la source évaluée. La composition des gaz évolue après condensation, filtration, combustion et dilution ; par conséquent, les résultats obtenus ne peuvent être utilisés indifféremment pour le contrôle des réacteurs et les mesures atmosphériques.

Une conception de surveillance multicouche peut inclure :

1. Sortie du réacteur : Utilisé pour comprendre le comportement de conversion et la production de gaz brut.
2. Après le nettoyage au gaz : Utilisé pour évaluer la qualité du carburant et protéger les équipements en aval.
3. Avant un brûleur ou un moteur : Utilisé pour le contrôle de la combustion et les décisions relatives à la récupération d'énergie.
4. Sortie de l'oxydant thermique : Utilisé pour évaluer la destruction du méthane et les gaz d'échappement réglementés.
5. Lignes de dérivation et de décharge de pression : Utilisé pour identifier les rejets qui pourraient ne pas suivre la voie de traitement normale.
6. Zone du bâtiment ou de l'équipement : Utilisé pour la détection de sécurité dans les zones où une accumulation de gaz combustibles ou toxiques est possible.

Les émissions des comburants thermiques doivent être surveillées séparément de celles des gaz combustibles bruts, car les composants et les plages de concentration pertinents changent après la combustion.

Quelles technologies d'analyse sont adaptées aux principaux gaz ?

L'utilisation d'un seul principe de mesure pour chaque composant peut engendrer des zones d'ombre. Certains gaz absorbent fortement le rayonnement infrarouge, tandis que d'autres nécessitent une méthode de mesure physique ou chimique différente.

Une configuration pratique peut combiner :

• NDIR: Convient aux gaz tels que CO, CO₂ et CH₄.
• Détection de la conductivité thermique : Couramment utilisé pour l'hydrogène dans un gaz de fond approprié.
• Mesure paramagnétique, à la zircone ou électrochimique : Options pour O₂, en fonction de la portée et des conditions d'installation.
• spectrométrie de masse à transformée de Fourier (FTIR) : Utile lorsque plusieurs composants actifs dans l'infrarouge doivent être mesurés simultanément.
• Chromatographie de laboratoire : Utile pour une caractérisation détaillée des hydrocarbures ou pour la confirmation de méthodes.
• Mesure de flux: Nécessaire lorsque la concentration doit être convertie en un taux de libération.

Chez ESEGAS, nous configurons un analyseur de gaz de procédé en combinant les canaux appropriés, plutôt que de supposer qu'une seule méthode optique couvre l'ensemble des gaz. Il est indispensable de vérifier au préalable la présence du gaz de fond attendu, ses concentrations minimales et maximales, la pression et l'état de l'échantillon.

Comment gérer le goudron, la poussière et la condensation ?

Les gaz de pyrolyse bruts peuvent contenir du goudron, des particules et des vapeurs condensables qui encrassent rapidement les tubulures, les filtres et les cellules optiques. Un refroidissement excessif peut également éliminer les hydrocarbures de l'échantillon, tandis qu'une protection insuffisante peut endommager l'analyseur.

La stratégie de conditionnement doit concilier la protection de l'analyseur et un échantillonnage représentatif :

• Maintenir la conduite d'arrivée et la conduite de transport à une température contrôlée lorsque des mesures à chaud sont nécessaires.
• Réduisez la longueur des lignes et le volume mort.
• Utiliser un système de filtration adapté à la charge particulaire prévue.
• Évitez les matériaux filtrants qui adsorbent les composants cibles.
• Prévoir un système de traitement des condensats lorsqu'une mesure à sec est prévue.
• Contrôler la pression et le débit de l'échantillon.
• Prévoir un système de ventilation sécuritaire ou de retour d'échantillons.
• Tester la récupération sur toute la ligne.
• Établir des intervalles de nettoyage en fonction de l'encrassement réel.
• Enregistrez les alarmes du système de climatisation avec les données analytiques.

Pour le gaz brut, un échantillonnage par chauffage ou dilution peut s'avérer nécessaire. Pour le gaz purifié, un flux sec conditionné peut permettre une configuration NDIR simplifiée. Le choix approprié dépend de l'étape du procédé mesurée.

Comment les résultats concernant le méthane peuvent-ils être exprimés par kilogramme de biochar ?

La concentration de méthane à elle seule ne permet pas d'évaluer les émissions totales ni de comparer efficacement les lots de production. Le résultat doit être mis en relation avec le débit de gaz, la durée du test et la quantité de biochar produite.

Une campagne de mesure doit enregistrer :

• Concentration de CH₄ au cours de la période d'échantillonnage.
• Débit de gaz au point de mesure.
• Conditions de référence de température, de pression et d'humidité.
• Durée de la diffusion.
• État de fonctionnement et débit d'alimentation.
• Masse de production de biochar pour la période correspondante.
• Événements de contournement, de démarrage et d'arrêt.
• État de l'étalonnage et de l'instrument.

La masse de méthane mesurée peut ensuite être divisée par la production de biochar correspondante pour obtenir la quantité de méthane (en grammes) par kilogramme de biochar. Si des hydrocarbures ou du CO sont utilisés pour estimer la teneur en méthane conformément aux directives de certification, la relation et les hypothèses prudentes doivent être documentées.

Comment l'analyse des gaz peut-elle améliorer le fonctionnement de la pyrolyse ?

La collecte de données à des fins d'audit uniquement passe à côté d'une grande partie de leur intérêt opérationnel. L'analyse des tendances en temps réel permet de déceler les problèmes naissants avant qu'ils n'affectent l'efficacité de la production ou n'entraînent une fuite incontrôlée.

Les données sur le gaz peuvent aider les opérateurs :

• Détecter les infiltrations d'oxygène à travers les joints ou les systèmes d'alimentation.
• Identifier les variations instables du chauffage ou des matières premières.
• Réglez la recirculation du gaz et les paramètres du brûleur.
• Évaluer si du gaz combustible est récupéré.
• Détecter l'oxydation incomplète lors de la phase finale du traitement.
• Comparer les paramètres du réacteur avec le rendement et les propriétés du biochar.
• Planifiez l'entretien des filtres, des condenseurs et des brûleurs.
• Enquêter sur les incidents de démarrage, d'arrêt et de perturbation.

Un faible taux d'O₂ associé à une stabilité des gaz combustibles peut indiquer un fonctionnement contrôlé en atmosphère limitée par l'oxygène, tandis qu'une augmentation inattendue de l'O₂ peut signaler une fuite ou une dilution de l'échantillon. L'interprétation doit prendre en compte plusieurs canaux de gaz et variables de procédé plutôt qu'une seule valeur d'alarme.

Comment les données relatives aux gaz devraient-elles être intégrées au MRV (mesure, notification et vérification) pour l'élimination du carbone ?

Les mesures de procédé, les analyses de biochar en laboratoire et les données de production sont souvent stockées dans des bases de données distinctes. Si les horodatages et les identifiants de lot ne correspondent pas, l'opérateur risque de ne pas pouvoir déterminer à quelle période de production correspond chaque résultat d'analyse de gaz.

Pour le MRV d'élimination du carbone, nous recommandons d'établir le lien suivant :

1. Identification de l'unité de production.
2. Type et lot de matière première.
3. Période de fonctionnement du réacteur.
4. Enregistrements de concentration et de débit de gaz.
5. Résultat des émissions de méthane.
6. Masse de production de biochar.
7. Consommation d'énergie et utilisation des coproduits.
8. Résultats d'analyse du biochar.
9. Registres d'étalonnage et de maintenance.
10. Corrections de données et informations sur l'incertitude.

Le système de surveillance doit conserver les données brutes ainsi que les résultats calculés. Cela facilite la mise à jour des calculs en cas de modification des directives de certification et aide les auditeurs à retracer une valeur déclarée jusqu'à sa mesure initiale.

La surveillance des gaz issus du biochar doit répondre à trois objectifs : le contrôle du réacteur, l’utilisation efficace du gaz combustible et la documentation des rejets ayant un impact sur le bilan carbone. Chez ESEGAS, nous recommandons d’associer chaque point de mesure à une décision précise avant de choisir l’analyseur. L’analyse multigaz conditionnée, combinée aux données de débit et aux données liées aux lots, permet de garantir une production sûre, la valorisation énergétique et un reporting fiable du bilan carbone.