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Le marché du Biogaz est en pleine croissance : selon l'Office fédéral de l'énergie, la Suisse a injecté l'an dernier 471 gigawattheures de cette source d'énergie dans le réseau de gaz naturel, soit environ deux fois plus qu'il y a dix ans. Il est donc de plus en plus nécessaire de pouvoir mesurer rapidement et de manière fiable les impuretés dans le Biogaz, car le gaz vert est soumis à des critères de qualité très stricts. Des chercheurs du Centre des sciences de l'énergie et de l'environnement de l'Institut Paul Scherrer (PSI) viennent de présenter une solution à ce problème. Ils ont développé une méthode d'analyse qui détecte simultanément les deux impuretés les plus critiques dans le Biogaz : Composés soufrés et siloxanes.
Un appareil de chromatographie en phase gazeuse sépare d'abord les composants du Biogaz. Ensuite, ils sont saisis l'un après l'autre par une méthode appelée «spectrométrie de masse avec plasma à couplage inductif». Les composants de l'échantillon sont vaporisés, décomposés en leurs composants atomiques et transformés en particules chargées. Ensuite, le spectromètre de masse saisit les isotopes des différents éléments et les quantifie.
L'astuce est que l'appareil ne saisit que des éléments très précis, sélectionnés au préalable, et ignore tous les autres. Il est ainsi possible de détecter le soufre et le silicium, même en très petites quantités, à côté d'une foule d'autres composés dans le Biogaz. «A notre connaissance, il s'agit de la première méthode de ce type capable de déterminer simultanément les composés de soufre et de silicium», affirme avec conviction Ayush Agarwal, qui a consacré sa thèse de doctorat au PSI à l'analyse du Biogaz et qui est le premier auteur de l'étude.
Le biogaz et le Biométhane peuvent contenir de nombreuses impuretés dans des proportions de l'ordre du millionième seulement. Les impuretés les plus redoutées sont par exemple les composés organiques soufrés : Ils se forment lorsque des bactéries décomposent des protéines contenant des atomes de soufre. Les siloxanes, quant à eux, sont des composés contenant du silicium que l'on trouve dans les gels douche et qui se retrouvent dans les stations d'épuration par le biais des eaux usées.
Si le Biométhane est brûlé pour produire de l'énergie, les siloxanes deviennent du dioxyde de silicium. Ce dernier est un composant du sable et l'un des composés les plus stables sur terre. «Il obstrue les systèmes de combustion, par exemple, les installations ont alors besoin de plus d'énergie pour chauffer la même quantité d'eau», explique Agarwal.
En outre, tant les siloxanes que les composés organiques soufrés empêchent jusqu'à présent d'utiliser le Biométhane dans une pile à combustible. Les piles à combustible produisent de l'électricité à partir de gaz riches en énergie. Or, les composés soufrés sont nocifs pour les piles à combustible. Le biométhane ne peut donc pas être utilisé dans les piles à combustible pour le moment. Les impuretés gênent également le Traitement du Biogaz en Biométhane rejetable.
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