Cahier des bonnes pratiques en méthanisation

L’importance du fer (Fe)

Le fer (Fe) est un élément et un additif important dans l’exploitation d’une unité de méthanisation. Il participe au bon équilibre et au bon fonctionnement de l’unité.

1- Deux fonctions majeures

En tant qu’oligo-élément, le fer est essentiel au métabolisme des bactéries assurant la dégradation des matières organiques ainsi que pour certaines réactions enzymatiques. Sa concentration au bon niveau dans les digesteurs permet d’optimiser la production de biogaz, mais aussi de ne pas à avoir à surdoser les autres oligo-éléments (molybdène, nickel, sélénium et cobalt principalement) beaucoup plus chers et sur lesquels l’H2S peut se fixer. La conséquence est alors une disponibilité plus faible de ces éléments pour le métabolisme bactérien.

Le fer permet par ailleurs de prévenir et traiter la formation d’hydrogène sulfuré (H2S). La présence de ce gaz en méthanisation engendre les deux problèmes suivants :

  • les bactéries sulfato-réductrices à l’origine de la production d’H2S entrent en compétition directe avec les bactéries méthanogènes, ce qui dégrade la qualité du biogaz (production de méthane)
  • l’aspect très corrosif de l’H2S vient abimer et fait vieillir prématurément les ouvrages (parois) et les équipements (pompes, moteurs de cogénération)

En résumé, la présence de fer dans la bonne concentration participe activement à l’optimisation de la production de biogaz et à sa qualité ainsi qu’à la réduction des opérations de maintenance corrective et des coûts associés.

2- FeCl3/Hydroxydes de fer, quel produit choisir ?

2.1 FeCl3

Le FeCl3 (chlorure ferrique) est un produit très répandu et utilisé, notamment dans les stations d’épuration municipales et industrielles. Son large spectre et son efficacité lui permettent d’être utilisé dans les applications suivantes :

  • traitement de l’H2S dans les réseaux d’assainissement
  • aide à la décantation (le FeCl3 est un excellent coagulant)
  • déphosphatation physico-chimique

Pourtant, dès que les exploitants peuvent s’en passer en trouvant un produit de substitution, ils sautent le pas. En effet, à côté de son efficacité, le FeCl3 apporte son lot d’inconvénients, et notamment :

  • c’est un inhibiteur de la flore bactérienne
  • il détériore rapidement les ouvrages et les équipements
  • enfin, c’est un produit dangereux et son stockage a généré ces dernières années plusieurs incendies et pollutions (dont l’incendie d’Achères en 2019, plus grande station d’épuration de France, qui a provoqué une pollution de la Seine).

En méthanisation, il est utilisé pour répondre rapidement à une augmentation subite de la concentration d’H2S. Ces variations soudaines (de 100 à 300 ppm supplémentaires par rapport à une valeur habituelle) sont souvent le fait de décrochement de plaques de souffre des parois dans le digestat. S’il permet de rapidement juguler ces teneurs élevées en H2S, le FeCl3 provoque par ailleurs des usures prématurées sur les bétons des digesteurs, les équipements connexes et les moteurs de cogénération : trous dans les pistons, casses de soupapes d’échappement.

Quant à son apport en fer (Fe) nécessaire pour le métabolisme, celui-ci est faible : 18%.

2.2 Les hydroxydes de fer

Conditionnés en poudre, ceux-ci n’ont pas d’inconvénients majeurs, hormis la manutention (sacs de 20 ou 25 kg) et une réactivité plus faible. Les produits les plus concentrés atteignent une teneur en fer (Fe) de plus de 50%.

En conclusion, nous préconisons d’utiliser prioritairement les hydroxydes de fer en visant un rapport Fe/S de 1 et une valeur cible d’H2S dans le digesteur d’au maximum 50 ppm. L’utilisation de FeCl3 doit être très ponctuelle pour palier à une hausse significative et soudaine de la concentration d’H2S dans le digesteur.