LU501102B1 - Reacteur de methanation biologique exploitant une flore microbienne en suspension et procede de mise en oeuvre d’un tel reacteur - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un réacteur de méthanation biologique, comprenant une cuve (1) comportant un milieu liquide ou semi-liquide (2), une entrée (5) de gaz anoxique à traiter, comprenant notamment du dioxyde de carbone, une flore microbienne (20), au moins une membrane tubulaire (6) non microporeuse immergée au moins partiellement dans ledit milieu liquide ou semi-liquide, ladite au moins une membrane comportant un conduit dans lequel un gaz peut être injecté, ledit réacteur comportant au moins un injecteur de gaz (7) relié audit conduit de ladite membrane et une sortie (10) permettant la récupération de méthane. Le réacteur est remarquable en ce que ladite flore est en suspension dans ledit milieu liquide ou semi-liquide et comprend des Archaea méthanogènes hydrogènotrophes et/ou comprend des bactéries homo-acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes, en ce que l'injecteur de gaz (7) est un injecteur de dihydrogène pur, et en ce que le réacteur comporte un espace (3) de recueil et de stockage de gaz, ladite sortie (10) étant reliée audit espace (3) et ledit injecteur de gaz (7) et ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5) étant deux entrées de gaz indépendantes.

Description

REACTEUR DE METHANATION BIOLOGIQUE EXPLOITANT UNE FLORE LU501102

MICROBIENNE EN SUSPENSION ET PROCEDE DE MISE EN ŒUVRE D'UN TEL

REACTEUR

DOMAINE DE L'INVENTION

L'invention concerne un réacteur de méthanation biologique, de type ex situ, qui permet la conversion biologique du monoxyde de carbone (CO), du dioxyde de carbone (COz) et du dihydrogéne (Hz) en méthane (CH4), ce dernier pouvant être utilisé comme source d'énergie.

ETAT DE LA TECHNIQUE

On comprendra par « méthanation biologique » un procédé de conversion de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone pour produire du méthane à l’aide de micro-organismes hautement spécialisés (les Archaea) dans une usine technique. La méthanation ne doit pas être confondue avec la (bio-)méthanisation qui concerne le processus naturel de dégradation de matière organique en absence d'oxygène.

La méthanation biologique permet ainsi de valoriser de façon industrielle le dioxyde de carbone, issu de biogaz ou du syngaz par exemple, pour produire du méthane.

Pour ce faire, il est nécessaire d'apporter du dihydrogéne au dioxyde de carbone.

Cette réaction peut être réalisée soit de façon thermochimique soit de façon biologique : la présente invention ne concerne que la production de méthane par voie biologique.

Plus particulièrement, elle s'intéresse à la conversion en méthane du dihydrogène et du dioxyde de carbone par des micro-organismes anaérobies (flore microbienne) Archaea méthanogènes hydrogénotrophes.

Les réacteurs de méthanation biologique doivent pouvoir faire face à deux défis techniques. D'une part, la solubilité dans l’eau du dihydrogéne est très faible.

D'autre part, les Archaea méthanogènes responsables de la réaction de méthanation ont un taux de renouvellement très faible, c’est-à-dire qu’elles se reproduisent lentement.

C’est pourquoi il existe des réacteurs dans lesquels sont placées des membranes, permettant de fixer dans le réacteur une grande quantité de microorganismes sous forme de biofilm et qui sont traversées par un flux gazeux, contenant du monoxyde de carbone et du dihydrogène, permettant de délivrer les composants du gaz directement aux microorganismes contenus dans le biofilm qui les transforme en LU501102 éthanol et autres produits solubles : la demande de brevet US 8 058 058 décrit un réacteur de ce type, qui comprend une cuve comportant un bain aqueux dans lequel sont plongées des membranes tubulaires microporeuses ou non microporeuses, recouvertes au moins partiellement d’un biofilm. Un mélange gazeux comportant du monoxyde de carbone, du dioxyde de carbone et du dihydrogéne est introduit dans les membranes tubulaires, a une extrémité. Le reste du mélange gazeux est récupéré à l’autre extrémité des membranes tubulaires. Le produit transformé par les microorganismes composant le biofilm est obtenu dans le produit liquide de la cuve et extrait en partie supérieure de cuve. Le produit transformé est ainsi également liquide.

On remarque qu’un tel dispositif utilise du dioxyde ou de monoxyde de carbone ainsi que du dihydrogène mais ne vise pas la production de méthane à partir de ces intrants. Ce n’est donc pas un réacteur de méthanation, mais un réacteur exploitant des bactéries (et non des Archaea) pour générer des réactions biochimiques d’acétogénese conduisant à la production de composés tels que de l’éthanol ou de l'acide acétique. Il convient néanmoins de remarquer que ces composés sont produits sous forme soluble dans un liquide et non sous forme gazeuse.

Il existe bien des dispositifs exploitants des membranes comme support de biofilm microbien pour générer une production de méthane par méthanation biologique.

Parmi ceux-ci, certains fonctionnent de manière in situ, c’est-à-dire que la réaction de méthanation biologique se déroule dans un réacteur de biométhanisation visant la production de biogaz (mélange gazeux contenant du méthane, mais aussi du dioxyde de carbone) via la digestion anaérobie de matière organique complexe, le plus souvent sous une forme non hydrolysée (fumier, lisier, biodéchets, boues primaires de station d’épuration...). Ainsi, le brevet EP 2 771 472 décrit un procédé in-situ de méthanation biologique permettant de réduire le taux de CO2 du biogaz produit par un réacteur de biométhanisation en injectant du dihydrogène dans le contenu liquide de celui-ci au moyen de membranes à fibres creuses. Ce type de réacteur comporte deux inconvénients. D’une part, il nécessite d'injecter un produit acide dans le réacteur pour maintenir la valeur du pH entre 7 et 8 dans le milieu liquide, conséquence de la configuration in-situ du réacteur de méthanation qui nécessite de préserver toutes les catégories microbiennes inclues dans le consortium de digestion anaérobie, en particulier les bactéries hydrolytiques,

acidogénes et acétogènes. D'autre part, les membranes à fibres creuses LU501102 préconisées sont sujettes à la rapide colonisation de leur microporosité par les micro-organismes contenus dans le milieu liquide, ce qui entraîne une diminution rapide du débit de perméation gazeuse à travers ce type de membrane, causant une chute rapide du rendement de méthanation du réacteur en l’absence de remplacement régulier de ses membranes. Or, un tel remplacement régulier implique d'importantes dépenses d'exploitation du réacteur, les faisceaux de membranes à fibres creuses étant très coûteux, ainsi que la perturbation répétée des conditions anaérobies propices à la méthanation biologique, vu la nécessité d'ouvrir le réacteur lors de chacune de ces opérations.

Il existe également des procédés ex situ exploitant des membranes comme support de fixation microbienne pour la méthanation biologique. Dans ces procédés, le réacteur où prend place la réaction de méthanation est un réacteur entièrement dédié à l’accomplissement de cette dernière, non à celui de la biométhanisation. Les réacteurs de méthanation ex-situ présentent un meilleur rendement que les réacteurs de méthanation in-situ car ils permettent de générer les conditions propices au développement des Archaea méthanogènes sans avoir à préserver les autres catégories microbiennes impliquées dans le consortium de digestion anaérobie. Ainsi, le dispositif décrit dans le brevet EP 3 555 258 couple un réacteur de biométhanisation à un réacteur ex situ de méthanation biologique de type MBfR (réacteur a biofilm et a membrane). Dans la cuve du réacteur MBfR, du dihydrogène et du dioxyde de carbone sont injectés en mélange dans un milieu liquide via un faisceau de membranes perméables à ces gaz sur la surface desquelles est stimulé le développement d’un biofilm accomplissant la réaction de ~~ méthanation. Le réacteur de type MBfR décrit ici présente plusieurs limitations. En effet, il doit être parcouru par un flux de liquide permanent pour évacuer sous forme solubilisée (ou de micro-bulles) le méthane qu’il produit car il n’intègre pas de sortie dédiée au gaz. Comme le méthane est très peu soluble dans l’eau, le débit de liquide parcourant le réacteur doit être important, ce qui nécessite d’important frais d'investissement et d’exploitation pour les pompes à liquide requises, frais d'autant plus importants que le liquide pompé est visqueux. En outre, le flux de liquide balayant la surface des membranes empêche l’exploitation d’un milieu liquide chargé en éléments solides, qui risquerait de détériorer les membranes ainsi que le biofilm qu’elle comportent. Enfin, le réacteur décrit nécessite un échange de liquide permanent avec un réacteur de biométhanisation,

ce qui restreint son utilisation a des sites spécifiquement dédiés à la production de LU501102 biogaz ou de biométhane.

De manière intéressante, dans une étude évaluant un réacteur de type MBfR exploitant des membranes à fibres creuses à des fins de méthanation biologique, les auteurs ont démontré que le biofilm formé sur les membranes contribuait à seulement 22-36 % de la consommation de dihydrogène du réacteur, la majeure partie de du dihydrogène étant donc consommée par la flore microbienne en suspension dans le milieu liquide entourant les membranes (Luo et al., 2013).

L'invention propose donc un réacteur ex situ permettant d'optimiser l’exploitation de flore microbienne présente en suspension dans un milieu liquide ou semi-liquide pour la méthanation biologique. Le réacteur faisant l’objet de l'invention exploite des membranes (non micro-poreuses), non pas pour promouvoir le développement d’un biofilm, mais pour apporter localement du dihydrogène en tous points d’un volume de milieu liquide ou semi-liquide de façon à compenser sa faible solubilité. Il présente donc des caractéristiques visant à éviter la perte de rendement due au colmatage microbien des membranes. De plus, le réacteur faisant l’objet de l'invention permet de récupérer du méthane sous forme gazeuse, ce qui évite la nécessité de maintenir un flux de liquide continu à travers le réacteur et permet d'exploiter un milieu liquide visqueux et/ou chargé en éléments solides.

Enfin, le réacteur faisant l'objet de l'invention ne nécessite pas l'échange d'importants volumes de milieu liquide ou semi-liquide avec un réacteur de biométhanisation, ce qui permet de l'installer sur un site non dédié a la production de biogaz ou de biométhane, tel un site industriel générant des rejets gazeux contenant du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone.

RESUME DE L'INVENTION

L'invention concerne un réacteur de méthanation biologique, comprenant une cuve comportant : - un milieu liquide ou semi-liquide, - une entrée de gaz anoxique à traiter, comprenant du dioxyde de carbone et éventuellement du monoxyde de carbone, - une flore microbienne comprenant des Archaea méthanogènes, - au moins une membrane tubulaire non microporeuse, perméable au dihydrogène, immergée au moins partiellement dans ledit milieu liquide ou semi- liquide et au moins partiellement en contact avec ladite flore microbienne, ladite au moins une membrane comportant un conduit de membrane dans lequel un gaz LU501102 peut être injecté, ledit réacteur comportant au moins un injecteur de gaz relié audit conduit de ladite au moins une membrane et une sortie dédiée au gaz permettant la récupération 5 de méthane généré par ladite méthanation biologique produite dans la cuve par ladite flore microbienne Archaea méthanogène en contact avec ledit gaz ayant traversé ladite au moins une membrane.

De plus, ladite cuve comprend une seconde entrée pour alimenter le milieu liquide ou semi-liquide en nutriments, ainsi qu’une seconde sortie d'évacuation d'effluents.

Le réacteur de méthanation conforme à l'invention est remarquable en ce que ladite flore microbienne exploitée est une flore microbienne anaérobie en suspension dans ledit milieu liquide ou semi-liquide et comprend des Archaea méthanogènes hydrogènotrophes et/ou comprend des bactéries homo-acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes, en ce que l’injecteur de gaz est un injecteur de dihydrogène pur, et en ce que ledit réacteur comporte un espace de recueil et de stockage de gaz, ledit gaz comportant du méthane issu de la réaction de méthanation générée par ladite flore microbienne en contact avec ledit dihydrogène pur injecté dans le milieu liquide ou semi-liquide à travers ladite au moins une membrane, ladite sortie permettant la récupération du méthane étant une sortie de gaz et étant reliée audit espace de recueil et de stockage de gaz, et ledit injecteur de gaz et ladite entrée de gaz anoxique à traiter étant deux entrées de gaz indépendantes dans ledit réacteur.

Les caractéristiques combinées d’une flore microbienne en suspension et de l'injection séparée de dihydrogène pur et du gaz anoxique à traiter évite la formation d’un épais biofilm sur les membranes tubulaires qui risquerait de colmater celles-ci et de réduire l’efficacité de leur perméation gazeuse. En effet, les Archaea méthanogènes hydrogénotrophes manquent d’une source de carbone locale pour se développer sur la surface externe des membranes, ce qui ne serait pas le cas si le gaz anoxique à traiter (contenant du dioxyde ou du monoxyde de carbone) était injecté dans le milieu liquide ou semi-liquide en mélange avec le dihydrogéne via les membranes tubulaires, comme souvent pratiqué avec les réacteurs de type MBfR. Ainsi, le réacteur conforme à l'invention permet de maximiser le débit d'apport de dihydrogène a la flore microbienne en suspension dans le milieu-liquide ou semi liquide tout en étant moins couteux d'entretien que LU501102 les réacteurs de type MBfR actuels.

Le réacteur de méthanation conforme à l'invention peut également comprendre les caractéristiques suivantes, prises séparément ou en combinaison :

Avantageusement, l’espace de recueil et de stockage de gaz est compris dans ladite cuve, entre la surface dudit milieu liquide ou semi-liquide et un couvercle sommital de cuve. Cet espace de recueil et de stockage de gaz, non présent sur les réacteurs de type MBfR, permet de recueillir sous forme gazeuse le biométhane produit par la flore microbienne et de l’extraire du réacteur sous cette même forme via la sortie dédiée au gaz traité. La présence de cet espace de recueil et de stockage de gaz évite donc au réacteur faisant l’objet de l'invention de devoir être parcouru par un flux de liquide continu pour extraire sous forme soluble (ou de micro-bulles) le biométhane produit, et permet d'exploiter un milieu liquide visqueux et/ou chargé en éléments solides, ce qui est difficile avec les réacteurs de type MBfR. De plus, la présence de cet espace de recueil et de stockage de gaz évite au réacteur faisant l'objet de l'invention de nécessiter l’échange d'importants volumes de milieu liquide ou semi-liquide avec un réacteur de biométhanisation, ce qui permet de l'installer sur un site non dédié a la production de biogaz ou de biométhane, tel un site industriel générant des rejets gazeux contenant du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone. Enfin, la présence de cet espace de recueil et de stockage de gaz permet d'augmenter les performances de la méthanation biologique du réacteur en y augmentant le temps de séjour du gaz anoxique à traiter, ce qui a pour effet d'augmenter la durée de disponibilité du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone pour la flore microbienne en suspension dans le milieu liquide ou semi-liquide responsable de la conversion de ce(s) gaz en biométhane.

De préférence, l’entrée de gaz anoxique à traiter débouche dans ledit espace de recueil et de stockage de gaz.

De préférence encore, l’entrée de gaz anoxique à traiter et la sortie permettant la — récupération du méthane, comportent chacune un clapet antiretour.

En outre et suivant un mode de réalisation avantageux, le réacteur de méthanation conforme à l'invention comporte un dispositif agitateur, apte à générer une agitation dans ledit milieu liquide ou semi-liquide.

Dans le cadre de ce mode de réalisation, ledit dispositif agitateur comporte de préférence au moins un diffuseur de gaz immergé dans le milieu liquide ou semi-

liquide, prévu de préférence dans le fond de ladite cuve. En plaçant le diffuseur de LU501102 gaz dans le fond de la cuve, le gaz diffusé remonte toute la colonne du milieu liquide ou semi-liquide et entre ainsi en contact avec l’ensemble de la flore microbienne : Cela favorise la mise en contact de la flore microbienne et du gaz ainsi qu'une solubilisation efficace du dioxyde de carbone et/ou du monoxyde de carbone dans le milieu liquide ou semi-liquide.

De préférence, ledit dispositif agitateur comporte une pompe de recirculation qui est reliée d’une part à l’espace de recueil et de stockage de gaz, pour y extraire du gaz, et d'autre part audit diffuseur de gaz pour alimenter ledit diffuseur de gaz avec ledit gaz extrait dudit espace de recueil et de stockage de gaz. De cette façon, le gaz anoxique à traiter est injecté par le diffuseur dans le milieu liquide ou semi- liquide et le dioxyde de carbone (et éventuellement le monoxyde de carbone) est mis en contact avec la flore microbienne pour qu’elle puisse réaliser la réaction de méthanation en présence de dihydrogène. Le fait d’injecter le gaz anoxique à traiter par le diffuseur de gaz, et non par la membrane comme il est usuel dans les solutions connues, permet d'empêcher la formation de biofilm sur les membranes, les préservant ainsi du colmatage. En effet, grâce à la solution conforme à l'invention, les Archaea méthanogènes hydrogènotrophes manquent d’une source de carbone locale pour se développer à la surface des membranes tubulaires et d’une source de dihydrogéne locale pour se développer sur les diffuseurs de gaz riche en dioxyde de carbone.

De façon avantageuse, ledit au moins un diffuseur est placé sous ladite au moins une membrane tubulaire.

Il est en outre prévu que ledit dispositif agitateur s’étende de préférence sur sensiblement 0,05 m2 pour 1m? de milieu liquide ou semi-liquide dans ladite cuve.

Cela permet une répartition du gaz à traiter dans tout le volume du milieu liquide ou semi-liquide. De plus, la remontée des bulles de gaz empêche l'accumulation locale de dihydrogène à la surface des membranes tubulaires, l’accumulation locale réduisant le débit de perméation de dihydrogene à travers la paroi des tubes.

Suivant un exemple de mise en œuvre de l’invention, le réacteur comporte au moins un faisceau de membranes comportant au moins deux membranes tubulaires, les axes desdites au moins deux membranes tubulaires, comprises dans ledit au moins un faisceau de membranes, étant sensiblement parallèles les uns aux autres, chacune desdites au moins deux membranes tubulaires dudit au moins un faisceau de membranes comportant chacune un conduit de membrane LU501102 alimenté en dihydrogène pur par ledit injecteur de gaz.

La cuve peut accueillir un ou plusieurs ensembles de faisceaux de membranes tubulaires, pour optimiser la réaction de méthanation. Suivant la disposition des ensembles de faisceaux de membrane dans la cuve et suivant leur orientation, la cuve peut accueillir une plus ou moins grande longueur de membrane tubulaire, ce qui favorise le rendement de méthanation. Ce dernier sera d’autant plus élevé que la configuration du réseau de membranes tubulaires permet d'apporter du dihydrogène localement en tout point du volume de milieu liquide ou semi-liquide (grande longueur des membranes tubulaires par rapport au volume de milieu liquide ou semi-liquide et disposition homogène de celles-ci). Cette configuration dense et homogène du réseau de membranes tubulaires permet de compenser avantageusement la faible solubilité du dihydrogène dans le milieu liquide ou semi- liquide et de maximiser sa valorisation par la flore microbienne présente en suspension dans ce dernier.

Il est avantageusement prévu que l’injecteur alimente en dihydrogène pur le conduit de chacune des dites membranes tubulaires au moyen d’un ensemble de tubes de raccordement, chacun des tubes de raccordement étant relié à un conduit principal d'injection dudit injecteur. Le fait de multiplier les modules d'injection de dihydrogene permet de fermer l’arrivée de dihydrogène vers l’un d’entre eux, en cas de fuite par exemple. Un seul grand module d'injection de dihydrogéne pourrait être mis en œuvre dans le réacteur sans sortir du cadre de l'invention, mais la moindre fuite impliquerait l’arrêt total d'injection de dihydrogéne. Il en résulterait une perte importante de revenu pour l'opérateur. Avec un grand nombre de modules, le procédé peut rester rentable en cas de fuite sur un ou plusieurs modules, les modules défectueux pouvant être remplacés lors d’une opération de maintenance annuelle.

De préférence encore, la cuve présente un volume de cuve dédié au milieu liquide ou semi-liquide, lesdites au moins deux membranes dudit au moins un ensemble de membranes présentent une longueur spécifique totale au moins égale à 1000 m par mètre cube dudit volume dédié au milieu liquide et elles occupent un volume spécifique inférieur à sensiblement 0,2 m3 pour 1 m3 dudit volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide (ou inférieur à 0,2 m3 pour 1 m3 dudit volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide).

En outre, ladite au moins une membrane comprend du silicone. En effet, ce LU501102 matériau présente une forte perméabilité au gaz (en particulier au dihydrogene).

A titre d'exemple, une longueur de 1 mètre de tube de silicone de 8mm de diamètre intérieur et de 1mm d'épaisseur de paroi soumis à une différence de pression partielle de dihydrogène de 1 bar entre le conduit de membrane et l'extérieur de celle-ci permet de diffuser un débit de dihydrogène de ~1,4 L/jour.

Le silicone présente en outre une excellente durabilité, un coût réduit comparé à celui des membranes à fibres creuses et une structure dense, non micro-poreuse, offrant une faible surface d'attache aux micro-organismes. Cette dernière caractéristique permet une bonne stabilité temporelle du débit de perméation gazeuse à travers la membrane, l'efficacité de celle-ci ne risquant pas d’être réduite par le développement d’un épais biofilm opposant une barrière physique au passage du gaz.

Dans le cadre d’un mode de réalisation avantageux, la membrane comprend au moins un tube de silicone ou plusieurs tubes de silicone alignés les uns par rapport aux autres et maintenus par leurs extrémités de tube dans des éléments distributeurs de gaz, les éléments distributeurs de gaz et les extrémités des tubes étant noyés dans une résine de polyuréthane ou de polyépoxydes.

De préférence encore, ledit conduit de ladite membrane tubulaire est soumis à une pression interne comprise entre sensiblement 0,5 et 1,5 bar (ou comprise entre 0,5 et 1,5 bar), gamme de pression intramembranaire permettant un débit adéquat d'apport de dihydrogène a la flore microbienne présente en suspension dans le milieu liquide ou semi-liquide. De plus, soumettre ledit conduit de membrane tubulaire a une pression réglée dans cette gamme permet d'éviter la contamination du circuit d'hydrogène avec des gaz tels l'ammoniac (NH3) ou le sulfure d'hydrogène (H2S), potentiellement toxiques pour la flore microbienne.

De préférence encore, le réacteur de méthanation comporte plusieurs niveaux comprenant chacun au moins une membrane tubulaire et en ce que les conduits internes des membranes tubulaire de chaque niveau sont soumis à des pressions différentes. En effet, cette configuration permet, dans le cas d’un réacteur de grande hauteur, de compenser l’effet négatif de la pression hydrostatique (due à la colonne de milieu liquide ou semi-liquide) sur le débit de perméation de dihydrogène à travers la paroi des membranes tubulaires, en soumettant les membranes immergées les plus profondément à une pression intra membranaire supérieure à celle à laquelle sont soumises les membranes immergées les moins LU501102 profondément.

Avantageusement, le réacteur de méthanation comporte un premier dispositif débitmètre - régulateur de débit qui est relié audit injecteur de dihydrogène.

Avantageusement encore, le réacteur de méthanation comporte un second dispositif débitmètre - régulateur de débit, relié à ladite entrée de gaz anoxique a traiter.

Le réacteur comporte de préférence également, suivant un mode de réalisation, un module de commande de l’un ou de l’autre ou des deux premier et second dispositifs débitmètres - régulateurs de débit.

De plus, le réacteur comporte de préférence un appareil d'analyse de la composition du gaz à ladite sortie de gaz et de la composition du gaz à ladite entrée de gaz anoxique à traiter débouchant dans ledit espace de recueil et de stockage de gaz.

Ces dernières particularités permettent la mise en œuvre d’un procédé conforme à l'invention, pour un réacteur de méthanation tel que défini ci-avant, qui comporte les étapes suivantes : - mesure d’une première composition du gaz anoxique à traiter à ladite entrée de gaz anoxique à traiter au moyen dudit appareil d’analyse, ladite première composition du gaz anoxique à traiter comportant une concentration en dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone, - mesure d’une seconde composition de gaz à ladite sortie de gaz, ladite seconde composition de gaz comportant une concentration en méthane et en dihydrogène, et - comparaison de ladite concentration en méthane avec une valeur seuil prédéterminée de méthane et comparaison de ladite concentration en dihydrogène avec une valeur seuil prédéterminée de dihydrogène, - comparaison de ladite concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone avec une valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone, et augmentation d’une première valeur de consigne dudit premier dispositif débitmètre - régulateur de débit et/ou diminution d’une seconde valeur de consigne dudit second dispositif débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une durée de service de ladite pompe de recirculation si ladite concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone est supérieure à ladite valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de LU501102 monoxyde de carbone, et inversement, ou - diminution de ladite première valeur de consigne dudit premier dispositif débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une seconde valeur de consigne dudit second dispositif débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une durée de service de ladite pompe de recirculation si ladite concentration en dihydrogéne à ladite sortie est supérieure à ladite une valeur seuil prédéterminée de dihydrogène, et inversement.

L'invention concerne également un programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont exécutées par ordinateur, mettent en œuvre toutes les étapes du procédé défini ci-dessus.

FIGURES

D’autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l’examen de la description détaillée d’un mode de mise en œuvre nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : [Fig. 1] est une représentation schématique d’un réacteur de méthanation biologique conforme à l'invention, vu en coupe, [Fig. 2] montre un réacteur conforme à un premier mode de réalisation selon — l'invention, vu en perspective, [Fig. 3] montre le réacteur de la figure 2, vu en perspective, dont un couvercle a été retiré et dont une cuve est illustrée en transparence, afin de mieux distinguer les éléments qu’elle comporte, [Fig. 4] montre le réacteur de la figure 2, vu en perspective, dont la cuve, le couvercle et une pompe ont été retirés, [Fig. 5] montre la cuve du réacteur de la figure 2, vu en perspective, ainsi qu’un dispositif d’agitation relié a la pompe, un tuyau d'alimentation du réacteur en gaz anoxique à traiter, ainsi que la présence d’un espace de recueil et de stockage de gaz situé au-dessus du niveau du milieu liquide ou semi-liquide dans la cuve, [Fig. 6] montre un exemple de membrane que peut comporter la cuve du réacteur conforme à l'invention, vue en perspective et en coupe longitudinale, [Fig. 7] est un agrandissement de la zone VII montrée en figure 6, [Fig. 8] montre une variante de réalisation d’un réacteur conforme à l'invention, illustrant une cuve vue en coupe, avec une membrane déformable et peu perméable au gaz formant couvercle,

[Fig. 9] illustre une vue de dessus de la cuve montrée en figure 8, et LU501102 [Fig. 10] montre une partie du réacteur illustré en figures 8, vu en perspective.

DESCRIPTION D'UN MODE DE REALISATION

La figure 1 illustre de façon schématique un mode de réalisation d’un réacteur de méthanation biologique conforme à l'invention.

Il comporte une cuve 1 qui contient un milieu liquide ou semi-liquide 2.

Le milieu liquide ou semi-liquide 2 comporte une flore microbienne 20 comprenant des Archaea méthanogènes hydrogénotrophes et/ou comprenant des bactéries homo-acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes en suspension dans ledit milieu (2).

Le niveau du milieu liquide ou semi-liquide 2, comportant ladite flore en suspension, est tel qu’il existe un volume libre de liquide au-dessus du milieu liquide ou semi-liquide dans la cuve : autrement dit, le milieu liquide ou semi- liquide 2 comprenant ladite flore microbienne 20 en suspension ne remplit pas tout le volume de la cuve 1.

Ce volume laissé libre au-dessus du niveau du milieu liquide ou semi-liquide constitue un espace de recueil et de stockage de gaz 3. Ce volume est fermé en partie supérieure de la cuve 1 par un couvercle 4 sommital, avantageusement de forme bombée (voir figure 2 par exemple) pour augmenter le volume de l’espace de recueil et de stockage de gaz 3.

La cuve 1 du réacteur de méthanation comporte une entrée 5 de gaz à traiter qui débouche également dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3 : le gaz à traiter est anoxique (c’est-à-dire dépourvu d'oxygène) et comprend du dioxyde de carbone (CO) et éventuellement du monoxyde de carbone (CO).

L'entrée 5 de gaz anoxique à traiter est équipée d’un clapet antiretour (référence 50).

Le réacteur conforme à l'invention comprend en outre un ensemble de membranes tubulaires non microporeuses 6, plongées dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 comportant la flore microbienne 20 : les membranes tubulaires non microporeuses 6 sont ainsi en contact avec le milieu liquide ou semi-liquide 2 et également avec la flore microbienne 20 en suspension dans le milieu.

Chaque membrane tubulaire 6 comprend un conduit interne 60, autrement appelé LU501102 « conduit de membrane », qui est borgne (c’est-à-dire que l’une des extrémités de la membrane tubulaire est fermée).

Chaque conduit de membrane 60 est alimenté en dihydrogène (Hz) par un conduit d'alimentation 70 relié a un injecteur de dihydrogène pur 7.

On comprendra par dihydrogène « pur » un gaz comprenant au moins 95% de dihydrogène, voire moins : la concentration volumique de dihydrogène au niveau de l'injecteur est d'au moins 80%, les 20% restants (ou sensiblement 20%) ne comprenant ni dioxyde de carbone, ni monoxyde de carbone.

Chaque membrane 60 est perméable au dihydrogène de sorte que le dihydrogène injecté dans les conduits de membranes 60 traverse la paroi de chaque membrane 60 pour pénétrer dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 comportant la flore microbienne en suspension 20.

C’est ainsi que la flore microbienne 20 se retrouve en contact avec le dihydrogène.

La flore microbienne 20 génère la réaction de méthanation qui consiste à transformer le dioxyde de carbone et éventuellement le monoxyde de carbone (présents dans le gaz anoxique à traiter) en présence de dihydrogène, en méthane et en eau, respectivement selon les réactions (1) et (2) suivantes :

CO2 + 4 H2 > CH4 + 2 H20 (1)

CO+3H2+> CHa + H2O (2).

Pour que la flore microbienne 20 se retrouve également en contact avec le gaz anoxique à traiter, le réacteur de méthanation conforme à l'invention comprend au moins un diffuseur de gaz 8, prévu dans le fond de la cuve 2, qui prélève le gaz de l’espace de recueil et de stockage de gaz 3 pour le réinjecter sous forme de fines bulles dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 au moyen d’une pompe 9 extérieure à la cuve 1. En effet, le gaz anoxique à traiter est, dans le cadre de cet exemple de réalisation, injecté dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3.

C’est donc dans cet espace 3 que le gaz à traiter est prélevé par la pompe 9 pour alimenter le diffuseur de gaz 8 qui l’injecte dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 comprenant la flore microbienne en suspension.

Ce faisant, le diffuseur de gaz 8 constitue également un dispositif qui crée une agitation dans le milieu liquide ou semi-liquide, le gaz réinjecté par le diffuseur 8 remontant toute la colonne de liquide 2 et créant du mouvement dans la flore microbienne 20, ce qui permet d'éviter que cette flore ne stagne dans le milieu liquide ou semi-liquide et se dépose sur les membranes 6, pour éviter que ne se LU501102 forme un biofilm sur les membranes 6.

L'avantage d'éviter la formation de biofilm est d'éviter le colmatage des membranes 6, empêchant partiellement la diffusion du dihydrogéne dans le milieu liquide ou semi-liquide. Ainsi, en évitant la formation de biofilm, on favorise la présence de dihydrogène dans le milieu liquide ou semi-liquide et, par conséquent la réaction de méthanation par la flore microbienne en suspension dans celui-ci.

Le diffuseur de gaz 8 a ainsi une double fonction : introduire le gaz anoxique à traiter dans le milieu liquide ou semi-liquide comportant la flore microbienne en suspension (à l’origine de la réaction de méthanation) et empêcher au mieux la formation de biofilm sur les membranes 6.

La formation de biofilm est également évitée du fait que le gaz injecté par les membranes dans le milieu liquide ou semi-liquide ne comporte pas de dioxyde de carbone (uniquement du dihydrogène) - en absence de dioxyde de carbone diffusé à travers la membrane, et en créant une agitation dans le milieu liquide ou semi- liquide, la flore microbienne ne se développe pas ni sur les membranes 6, ni sur le diffuseur de gaz 8.

C’est ainsi que le réacteur conforme à l'invention, comportant une entrée de dihydrogène indépendante de l’entrée de gaz anoxique à traiter, permet d'éviter la formation de biofilm et d'optimiser l'exploitation de la fore microbienne en suspension pour l’accomplissement de la méthanation.

La réaction de méthanation par la flore microbienne 20 en suspension se fait de la façon suivante :

Le méthane généré par la réaction de méthanation est recueilli dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3, au-dessus du milieu liquide ou semi-liquide 2. Il est évacué de la cuve 1 du réacteur par une sortie 10, ménagée dans le couvercle 4 dans le cadre de cet exemple.

La sortie 10 est équipée, comme l'entrée 5 de gaz anoxique à traiter, d’un clapet antiretour 100.

Afin de maintenir la richesse et l’activité de la flore microbienne 20 en suspension dans le milieu liquide ou semi-liquide 2, il est prévu une seconde entrée 22 dans la cuve 1, pour alimenter le milieu liquide ou semi-liquide 2 en nutriments. Si la source de ces nutriments est une boue anaérobie issue d’un digesteur de méthanisation, l’entrée 22 permet de plus d'alimenter le milieu liquide ou semi- liquide en flore microbienne saine ainsi qu’en carbone inorganique soluble additionnel (HCOz, COs? et H>COs) pouvant être converti en méthane par la LU501102 réaction de méthanation.

La seconde entrée 22, servant à l'apport de nutriments, est ménagée dans la paroi latérale de la cuve 1, en partie supérieure de cette dernière.

La cuve présente également une seconde sortie 21, pour évacuer les effluents liquides/semi-liquides du réacteur. Celle-ci est aménagée en fond de cuve de manière à permettre une évacuation des effluents par effet de la gravité.

Contrairement aux réacteurs de type MBfR (réacteurs à biofilm et à membrane), le réacteur faisant l’objet de l'invention ne nécessite pas d'échange de milieu liquide permanent avec un autre réacteur ou un extracteur de gaz. Cette caractéristique permet d'adopter un temps de séjour hydraulique élevé du milieu liquide ou semi-liquide dans le réacteur assurant le maintien d’une forte densité d’Archaea méthanogènes en suspension dans le milieu liquide ou semi-liquide malgré le faible taux de reproduction inhérent à cette catégorie microbienne. Les nutriments peuvent d'ailleurs être introduits dans le réacteur sous forme séchée ou lyophilisée, ce qui permet de maximiser le temps de séjour hydraulique du réacteur en minimisant le flux de milieu liquide ou semi-liquide entre l’entrée 22 et la sortie 21.

Les figures 2 à 5 montrent un mode de réalisation particulier d’un réacteur conforme à l'invention et vont maintenant être décrites.

La cuve 1 montrée en figure 2 est de forme sensiblement cylindrique et a une contenance de sensiblement 800 L (litres).

La paroi de la cuve peut être équipée de moyens de chauffage, permettant d'augmenter la température du milieu liquide ou semi-liquide 2 qu’elle comporte, afin de favoriser la réaction.

La température du milieu liquide ou semi-liquide 2 est idéalement comprise entre sensiblement 35°C et 42 °C (ou entre 35°C et 42 °C), ou bien entre sensiblement 50°C et 65 °C (ou entre 50°C et 65 °C).

La cuve 1 est isolée du sol en étant montée sur quatre pieds 11.

La cuve 1 enferme un ensemble de membranes 6 qui sont toutes tubulaires, s'entendant suivant des directions rectilignes et dont les axes sont sensiblement tous parallèles entre eux.

Le couvercle 4 est sensiblement en forme de dôme et est fixé sur le bord de l'extrémité supérieure de la cuve 1, ouverte, au moyen d’une double bride boulonnée 40 comportant un joint d'étanchéité en EPDM.

La figure 5 illustre la position de la double bride boulonnée 40 par rapport au LU501102 niveau du milieu liquide ou semi-liquide 2 dans la cuve, sans le couvercle 4, afin de mieux distinguer la distance séparant le niveau du milieu liquide ou semi-liquide dans la cuve du niveau de l’ouverture (extrémité supérieure) de la cuve 1. On observe ainsi que la double bride boulonnée 40 se trouve à une distance d au- dessus du niveau du milieu liquide ou semi-liquide 2.

On observe également que l'entrée 5 de gaz anoxique à traiter se fait à travers la paroi latérale de la cuve, à un niveau situé entre le niveau du milieu liquide ou semi-liquide 2 et le niveau de l’extrémité supérieure de la cuve 1.

La sortie 10 permettant de récupérer un gaz enrichi en méthane est ménagée a travers le couvercle 4 : le clapet antiretour 10 est illustré seul en figure 5, à une distance du bord de la cuve située entre le bord de la cuve et son centre, dans une position diamétralement opposée à la position de l'entrée de gaz anoxique à traiter.

L'injecteur de dihydrogène pur 7 est une bombonne qui est placée à proximité de la cuve 1, qui alimente (grâce au conduit d'alimentation 70) un réseau de tubes raccordés aux conduits internes des membranes 6. Cette source de dihydrogène peut être remplacée par le réservoir pressurisé de dihydrogène d’un électrolyseur d’eau.

L'ensemble des conduits alimentant les membranes 6 est illustré plus en détails sur les figures 3 et 4.

Chaque conduit interne de membrane est relié par un tube d'alimentation 72 à un conduit principal 71 d'injection (de distribution), de forme torique qui s’étend autour de la cuve et qui, lui-même, est alimenté par le conduit d'injection 70.

On observe en figure 3 que chaque tube est relié au conduit principal 71 par des dispositifs d'ouverture et de fermeture 73, qui peuvent être commandés indépendamment les uns des autres. Aussi, si une fuite était détectée sur un tube de raccordement, il est possible d'arrêter l'alimentation en dihydrogéne de la membrane qui lui est associée sans toutefois avoir à arrêter l'alimentation des autres tubes reliés aux autres membranes.

La pompe 9 de réintroduction de gaz est également placée à proximité de la cuve.

Elle permet d'alimenter sept diffuseurs de gaz 8, équipant le fond de la cuve 1.

Il devra être compris que l'invention ne se limite pas à la présence de sept diffuseurs de gaz et que le réacteur pourrait en comprendre plus ou moins.

De préférence, les diffuseurs de gaz s'étendent sur une surface supérieure à LU501102 sensiblement 0,05 m? pour 1m? de milieu liquide ou semi-liquide contenu dans ladite cuve, pour créer une agitation suffisante pour éviter la formation des biofilms et pour que l’ensemble de la flore microbienne en suspension puisse être en contact avec le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone du gaz anoxique à traiter injecté. Dans le cadre de l'exemple représenté, les diffuseurs de gaz 8 couvrent 34% de la surface du fond de la cuve 1.

Les diffuseurs de gaz 8 sont placés sous les membranes tubulaires montrées plus en détails sur les figures 3 et 4.

Un premier conduit 90 prélève le gaz contenu dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3 et un second conduit 91 réinjecte le gaz prélevé dans le diffuseur de gaz 8.

La figure 5 montre plus en détail les conduits 90, 91 et les diffuseurs de gaz 8 placés au fond de la cuve 1.

Le réacteur de méthanation conforme à l'invention et présenté sur les figures 2 à 5 comprend trente-sept membranes tubulaires non microporeuses 6.

Un exemple illustrant une membrane 6 plus en détails est illustré en figures 6 et 7.

Chaque membrane 6 est en réalité composée d’un faisceau de trente-six tubes de silicone 61, chaque tube étant lui-même une membrane, les tubes 61 étant positionnés verticalement et parallèlement les uns contre aux autres, maintenus ensemble par un élément supérieur de distribution 62 et un élément inférieur d'extrémité 63. Une tige de rigidification centrale 64 est également prévue au sein de chaque faisceau de membrane 6, au milieu des tubes de silicone 61 pour maintenir ensemble l’élément supérieur de distribution 62 et l'élément inférieur d'extrémité 63, notamment par vissage des extrémités de la tige 64 dans l'élément de distribution 62 et d'extrémité 63.

Les éléments de distribution 62 et d'extrémité 63 ainsi que les extrémités des tubes en silicone qui y sont connectés sont noyés dans une résine de polyuréthane assurant l’étanchéité de la connexion entre les tubes en silicone et les éléments de distribution 62 et d'extrémité 63 (voir référence 69 sur la figure 6).

L'extrémité basse des tubes de silicone est connectée à l'élément d'extrémité inférieure 63 par des tétines crénelées 65 (figure 7).

L'élément supérieur de distribution 62 de chaque faisceau de membranes comporte une entrée 66 de raccordement d’un tube d'alimentation 71, pour introduire le dihydrogéne pur dans le conduit de membrane de chacun des 36 LU501102 tubes de silicone inclus dans le faisceau de membrane. Pour ce faire, l'élément supérieur de distribution 62 comporte un espace creux 67 relié à l’entrée 66, présentant 36 sorties permettant de diffuser le dihydrogéne pur dans le conduit de membrane de chaque tube en silicone 61 via une tétine crénelée 65.

Les éléments supérieurs de distribution 62 et les éléments inférieurs d'extrémité 63 peuvent être réalisés par impression 3D.

La pression obtenue par injection de gaz dans le conduit de membrane de chaque tube en silicone 61 est comprise entre 0,5 et 1,5 bar (la diffusion du dihydrogène pur à travers la paroi de chaque membrane tubulaire 61 étant dépendante de la pression interne dans le conduit de membrane : plus cette pression est élevée et plus le débit de perméation du dihydrogène à travers la paroi du tube en silicone est élevé).

On comprendra de la description qui précède que le conduit de membrane dans lequel est injecté le dihydrogéne peut être réalisé par un seul conduit (passage avec des parois qui lui sont propres) ou par d’autres moyens tels que des espaces définis entre des tubes de silicones parallèles, positionnés les uns contre les autres, et cela sans sortir du cadre de l'invention.

Dans le cadre de l’exemple présenté, le tube en silicone inclus dans les trente-sept faisceaux de membranes 6 présente une longueur spécifique totale de 1000 m pour 1 m3 de volume de milieu liquide ou semi-liquide dédié comportant la flore microbienne en suspension. Toutefois, le volume spécifique occupé par le tube en silicone est inférieur à 0,2 M3 pour 1 m3 de volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide comportant la flore microbienne en suspension.

On remarque sur les figures 3 et 4 que toutes les membranes tubulaires 61 sont orientées de la même façon, parallèlement à l'axe de la cuve.

Il va maintenant être fait référence à d’autres éléments du réacteur conforme a l'invention et illustré sur les figures 1 à 7, qui permettent d'optimiser encore son fonctionnement.

Il est prévu d'équiper le conduit d'alimentation 70 en dihydrogene pur par un premier dispositif 31 qui assure à la fois les fonctions de débitmètre et de régulateur de débit.

L'entrée de gaz anoxique à traiter est également équipée d’un second dispositif 32 qui assure aussi les fonctions de débitmètre et de régulateur de débit.

Les premier et second dispositifs débitmètres / régulateurs de débit 31 et 32 sont LU501102 associés dans leur fonctionnement avec un module de commande 30 que comprend également le réacteur de méthanation conforme à l'invention.

Il est également prévu que l’espace de recueil et de stockage de gaz soit équipé d’un appareil 33 d’analyse de la composition de gaz à l’entrée de gaz anoxique à traiter et que la sortie (permettant d'extraire le gaz enrichi en méthane) soit également équipée d’un appareil 34 d'analyse de la composition du gaz en méthane.

L'appareil 33 permet d'identifier la proportion de dioxyde de carbone et de monoxyde de carbone dans le gaz anoxique à traiter introduit dans le réacteur.

L'appareil 34 permet d'identifier la proportion de dihydrogène et de méthane dans le gaz extrait du réacteur.

Le mode de commande permet de contrôler les débits de dinhydrogène pur introduit et de gaz anoxique à traiter introduit en fonction des données de composition fournies par les appareils 33 et 34.

En particulier, le module de commande 30 met en œuvre un programme d'ordinateur qui comprend des instructions qui, lorsqu’elles sont exécutées, mettent en œuvre toutes les étapes du procédé qui va maintenant être décrit :

A l’aide de l’appareil 33, on obtient une première mesure de composition du gaz anoxique à traiter à ladite entrée de gaz : la première mesure de composition du gaz anoxique comportant une concentration en dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone.

Parallèlement et/ou simultanément, à l’aide de l’appareil 34, on obtient une seconde mesure de la composition du gaz à ladite sortie de gaz 10, la seconde mesure de composition de gaz comportant une concentration en méthane et en dihydrogène.

Deux comparaisons sont faites par le module de commande :

D) On compare la concentration en méthane de la seconde mesure de composition de gaz avec une valeur seuil prédéterminée de méthane et on compare la concentration en dihydrogène de la seconde mesure de composition de gaz avec une valeur seuil prédéterminée de dihydrogène.

ID) On compare la concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone de la première mesure de composition de gaz anoxique à traiter avec une valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone.

Si cette comparaison conduit à constater que la concentration en dihydrogéne en LU501102 sortie du réacteur est supérieure à ladite valeur seuil prédéterminée de dihydrogène, alors on diminue ladite première valeur de consigne dudit premier dispositif 31 débitmètre-régulateur de débit et/ou on augmente la seconde valeur de consigne dudit second dispositif 32 débitmètre - régulateur de débit et/ou on augmente la durée de service de ladite pompe de recirculation 9, et inversement.

Si cette comparaison conduit à constater que ladite concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone est supérieure à ladite valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone, alors on augmente la première valeur de consigne dudit premier dispositif 31 débitmètre - régulateur de débit et/ou on diminue la seconde valeur de consigne dudit second dispositif 32 débitmètre - régulateur de débit et/ou on augmente la durée de service de ladite pompe de recirculation 9.

Il va maintenant être fait référence au fonctionnement du réacteur de méthanation qui vient d’être décrit :

La cuve est préalablement remplie d’un volume de 800L de milieu liquide ou semi- liquide anaérobie comprenant une flore microbienne Archaea méthanogène hydrogènotrophe et/ou des bactéries homo-acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes.

Le volume de l’espace de recueil et de stockage de gaz restant est d'environ 200

L : il correspond ainsi sensiblement au quart du volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide, ou au cinquième du volume total de la cuve.

La cuve est chauffée ou maintenue à une température de sensiblement 37°C ou de sensiblement 55°C.

Le gaz anoxique à traiter est introduit dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3 de la cuve 1 par l'entrée de gaz 5, ce gaz comprenant du dioxyde de carbone et éventuellement du monoxyde de carbone.

La pompe 9 de recirculation prélève le gaz présent dans l’espace de recueil et de stockage de gaz 3 pour alimenter les diffuseurs de gaz 8 en fond de cuve et les diffuseurs 8 injectent ce gaz dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 comportant la flore microbienne en suspension : la flore microbienne est ainsi mise en contact avec le dioxyde de carbone et éventuellement le monoxyde de carbone.

En parallèle, du dihydrogène pur est introduit dans chacun des faisceaux de membranes 6.

Les membranes tubulaires 61 inclues dans les faisceaux de membranes 6 diffusent LU501102 le dihydrogene dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 comportant la flore microbienne 20 : cette dernière est ainsi également mise en contact avec le dihydrogéne nécessaire à la réaction de méthanation.

La flore microbienne 20 génère alors du méthane (CH4) à partir du dioxyde de carbone (et éventuellement à partir du monoxyde de carbone) et du dihydrogène qui lui sont fournis de façon indépendante.

Le méthane, peu soluble dans l’eau, remonte naturellement sous forme gazeuse en surface du milieu liquide ou semi-liquide et vient enrichir le milieu gazeux de l’espace de recueil et de stockage de gaz 3.

Le gaz enrichi en méthane est évacué par la sortie 10.

Les appareils d'analyse de compositions 33 et 34 renseignent le module de commande 30 sur, respectivement, la composition du gaz en dioxyde de carbone (et éventuellement en monoxyde de carbone) introduit dans l’espace de recueil et de stockage de gaz et la composition du gaz en dihydrogène et en méthane qui est évacué par la sortie 10.

Le module de commande 30 compare en permanence, ou à intervalles réguliers, ces compositions en dioxyde de carbone (et éventuellement en monoxyde de carbone), en méthane et en dihydrogène avec des valeurs seuils qui conditionnent le fonctionnement des dispositif 31 et 32 (faisant fonction de débitmètre et de régulateur de débit) pour réguler le flux de gaz anoxique à traiter introduit dans l’espace de recueil et de stockage de gaz et celui du dihydrogène introduit dans les conduits de membranes tubulaires.

Suivant que la concentration du gaz anoxique à traiter introduit dans l’espace de recueil et de stockage de gaz augmente ou diminue, et suivant que la concentration en méthane et en dihydrogène du gaz enrichi en méthane augmente ou diminue, le module de commande modifie les valeurs de consigne des dispositifs 31 et 32 pour augmenter ou diminuer le débit de gaz anoxique à traiter introduit ou celui de dihydrogène introduit.

Le module de commande agit également sur le mode de fonctionnement de la pompe 9 pour augmenter ou réduire la diffusion de gaz (prélevé dans l’espace de stockage de gaz) dans le milieu liquide ou semi-liquide 2.

On comprend de la description qui précède comment l'invention favorise la réaction de méthanation, notamment en évitant la formation de biofilm sur les membranes tubulaires 61 et en contrôlant le débit des deux gaz (anoxique à traiter et dihydrogéne) introduits de façon séparée dans le milieu liquide ou semi-liquide LU501102 comprenant la flore microbienne en suspension.

Il devra toutefois être compris que l'invention n’est pas spécifiquement limitée au mode de réalisation présenté sur les figures et qu’elle s'étend à la mise en œuvre de tout moyen équivalent.

Par exemple, l’entrée de gaz anoxique à traiter 5 pourrait être réalisée à un autre endroit : en effet, l’entrée de gaz anoxique à traiter peut être prévue en tout point de la boucle de recirculation de gaz.

Par exemple encore, il pourrait être prévu de brancher des pompes supplémentaires, une première dont la conduite de refoulement est connectée a l'entrée 5 et une seconde dont la conduite d'aspiration est connectée a la sortie 10, sans sortir du cadre de l'invention.

En outre, les figures 8 et 9 illustrent une variante de réalisation suivant laquelle la cuve peut contenir 125 m? de milieu liquide ou semi-liquide 2 :

Une application privilégiée pour un réacteur de cette échelle est l’upgrade du biogaz (i.e. obtention de biométhane injectable dans le réseau de gaz naturel à partir de biogaz) produit par une petite installation de production de biogaz (i.e. produisant de 100 à 150 Nm3 de biogaz par jour). L'enceinte du réacteur décrit possède les caractéristiques de celles équipant le design le plus répandu de digesteur ou post-digesteur de production de biogaz (réacteur cylindrique à axe vertical). De ce fait, un post-digesteur équipant une installation de biométhanisation peut être facilement transformé en un réacteur de méthanation conforme à l'invention, ce qui permet d'économiser le coût d'installation d’un nouveau réacteur sur le site.

Un tel réacteur est montré en figures 8 et 9 : la cuve cylindrique 1 présente un diamètre intérieur de 6100 mm et une hauteur intérieure de 6200 mm, ainsi qu’un fond plat. Elle est construite en béton armé et fermée hermétiquement à son sommet par une membrane extensible et amovible 12 faite d’un élastomère choisi pour sa faible perméabilité au gaz (par exemple du Butyle).

Un mode de mise en œuvre privilégié consiste à enterrer la cuve dans le sol sur une partie de sa hauteur. Cette configuration enterrée permet à la fois de bénéficier de l'isolation thermique du sol et de permettre un accès aisé à l’intérieur de la cuve depuis son sommet une fois la membrane enlevée, le format du réacteur permettant l’accès interne avec un engin de chantier. Ceci facilite l’installation initiale des éléments internes du réacteur ainsi que leur manutention lors des LU501102 opérations de maintenance.

Le réacteur est chauffé au moyen d’un serpentin de tuyauterie parcouru par un fluide caloporteur et noyé dans le béton de la paroi latérale de la cuve (non illustré). La partie supérieure de la cuve, hors sol, est pourvue d'une isolation thermique 13 posée sur la face externe de sa paroi en béton armé et protégée par une enveloppe rigide.

La capacité de 125m3 du réacteur correspond à une hauteur de sensiblement 4250 mm de milieu liquide ou semi-liquide 2 propice au développement d’une flore microbienne anaérobie comprenant une population d’Archaea méthanogènes hydrogénotrophes et/ou une population comprenant à la fois des bactéries homo- acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes.

Ce milieu peut être du digestat issu d’un digesteur destiné à la production de biogaz.

Le contenu du réacteur en nutriments, en flore microbienne et en carbone inorganique soluble (HCOz, CO3* et H2COz) peut être régénéré via l'introduction de nouveau milieu liquide ou semi-liquide via une entrée dédiée percée dans la paroi latérale, juste au-dessus du niveau 14 du milieu liquide ou semi-liquide 2 dans le réacteur.

La conduite 15 menant à cette entrée comprend une pompe 16 d’un débit nominal de sensiblement 10 m3/jour.

Les effluents liquides ou semi-liquides peuvent être évacués via une sortie dédiée 17 percée dans la paroi latérale et placée le plus près possible du fond du réacteur.

Cette sortie 17 est reliée à une conduite verticale 18 permettant de faire remonter les effluents au-dessus du niveau du sol.

Les conduites 15 et 18 dédiées à la circulation de milieu liquide ou semi-liquide sont des tuyaux en acier inoxydable.

Le volume de la cuve en béton correspondant aux 1950 millimètres supérieurs de sa hauteur intérieure ne contient pas de milieu liquide ou semi-liquide et constitue un espace de recueil et de stockage de gaz 3 d'un volume de sensiblement 58 m3, équivalent à environ 46% du volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide.

Dans cet espace, la paroi latérale de la cuve comprend une entrée par laquelle du gaz contenant du CO/CO» à transformer en méthane peut être introduit dans le réacteur. La conduite de gaz à traiter 5 menant à cette entrée comprend une LU501102 pompe à gaz d'un débit nominal de 150 Nm3/jour (a pression atmosphérique) et une électrovanne de coupure placées en série.

L'espace de recueil et de stockage de gaz 3 comprend deux sorties dédiées au gaz.

La première sortie permet l'évacuation du gaz enrichi en méthane du réacteur et est reliée a une conduite d'évacuation munie d’une seconde pompe à gaz d’un débit nominal de 150 Nm3/jour (à pression atmosphérique) 92 permettant d’évacuer activement du gaz traité du réacteur ainsi que d’une électrovanne de coupure 93.

La deuxième sortie permet d’aspirer le gaz contenu dans l’espace de recueil et de stockage de gaz via une conduite d'aspiration 51 connectée à l’entrée d’une troisième pompe à gaz 52 d’un débit nominal de +35 Nm3/min (à pression atmosphérique). La sortie de cette pompe refoule le gaz via une conduite 53 reliée à une entrée percée dans la paroi latérale de la cuve en béton, sous le niveau du milieu liquide ou semi-liquide, à 75 mm au-dessus du fond de la cuve.

Cette entrée alimente en gaz cent-vingt diffuseurs de bulles 80 de type disque à membrane en EPDM microperforée via un réseau de distribution 81 inscrit dans un plan parallèle au fond de la cuve, à proximité directe de ce dernier.

La surface effective totale de ces diffuseurs de gaz est de 6,832 m2, ce qui représente 0,055 m? par m3 de milieu liquide ou semi-liquide.

L'ensemble composé par l’espace de recueil et de stockage de gaz, la sortie, la conduite d'aspiration de gaz 51, la troisième pompe 52, la conduite de refoulement 53, l'entrée, le réseau de distribution 81, les diffuseurs de gaz 80 et le milieu liquide ou semi-liquide 2 forme une boucle de recirculation permettant d'améliorer la mise en contact de la fraction de CO/CO2 du gaz à traiter avec la flore microbienne en suspension dans le milieu liquide ou semi-liquide 2.

La conduite 5 d'introduction du gaz à traiter dans le réacteur, le réseau de tuyauterie 51, 53, 81 permettant sa recirculation dans le milieu liquide ou semi- liquide 2 et la conduite d'évacuation du gaz traité sont des tuyaux de PVC de 100 mm de diamètre extérieur et de 2,5 mm d'épaisseur.

Au volume fixe de recueil et de stockage de gaz 3 s'ajoute un volume variable 40 délimité par le sommet de la cuve et la membrane extensible 12 isolant celui-ci de l’environnement extérieur au réacteur.

Le volume de cet espace 40 peut varier entre 0 m3 (membrane 12 lâche) et environ LU501102 59 m3 (membrane 12 tendue formant une demi-sphère - voir figure 8), ce volume maximal correspondant à environ 47% du volume dédié au milieu liquide ou semi- liquide.

Cette espace à volume variable 40 permet de maximiser le taux de méthane du gaz traité en faisant varier le temps de séjour du gaz dans le réacteur proportionnellement au taux de monoxyde de carbone/dioxyde de carbone dans le gaz à traiter ou au débit d'injection de ce dernier dans le réacteur.

Son volume peut être augmenté en injectant du gaz à traiter dans le réacteur à par activation de la pompe d'injection de gaz, ou diminué en évacuant du gaz traité du réacteur par activation de la pompe d'extraction de gaz 92.

Ce dispositif permet également de traiter dans le réacteur des volumes de gaz par cycles successifs en utilisant la membrane extensible 12 à la manière d’un poumon - Gonflage de la membrane extensible 12 avec du gaz contenant du monoxyde de carbone/dioxyde de carbone ; - Attente de la durée nécessaire à l'obtention d'un taux de méthane compatible avec une injection du gaz traité dans le réseau de gaz naturel (cas d’une utilisation du réacteur pour upgrader du biogaz) ; - Dégonflage de la membrane extensible 12 et décharge du biométhane dans le réseau de gaz naturel ; - Recommencement du cycle.

Un autre mode de réalisation pour cette espace de recueil de gaz a volume variable est de placer dans la boucle de recirculation de gaz un ou plusieurs réservoir(s) contenant un volume de liquide (incompressible) surmonté d’un espace libre de liquide. La capacité de stockage de gaz de ce(s) réservoir(s) peut étre augmentée en diminuant la part du volume occupée par le liquide dans celui ou ceux-ci à l’aide d’une première pompe y aspirant du liquide et le refoulant dans une cuve de stockage de liquide indépendante du ou des réservoir(s) de stockage de gaz à volume variable. Inversement, la capacité de stockage de gaz de ce(s) dernier(s) peut être diminuée en y injectant du liquide à l’aide d’une seconde pompe aspirant du liquide dans la cuve de stockage de liquide indépendante et le refoulant dans le(s) réservoir(s) de stockage de gaz à volume variable.

Du dihydrogène pur, qui peut être produit par un électrolyseur d’eau (non illustré), LU501102 est injecté dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 au moyen de membranes tubulaires 6, fonctionnant sur le même principe et ayant le même mode de fabrication que celle représentée schématiquement sur la figure 6 et décrite précédemment.

Les éléments d'extrémité supérieure et inférieure 62 et 63, équipant chaque membrane 6, ont une forme parallélépipédique dans le cadre de cet exemple et accueillent cent-cinquante-sept tubes en silicone 61 de 8mm et 10mm de diamètre intérieur et extérieur, respectivement.

Les tubes 71 de raccordement des modules d'injection de dihydrogène sont disposés de manière que les axes des membranes tubulaires 6 soient orientés suivant une direction horizontale (voir figure 10), ce qui permet une meilleure diffusion verticale des bulles de gaz contenant du monoxyde de carbone/dioxyde de carbone dans l'intégralité du volume de milieu liquide ou semi-liquide 2.

En effet, les éléments d'extrémité 62 et 63 des membranes 6 font moins obstacle à la remontée des bulles de gaz dans le milieu liquide ou semi-liquide 2 car ils sont inscrits dans des plans non plus perpendiculaires mais parallèles au trajet vertical des bulles de gaz.

Les modules d'injection de dihydrogéne sont répartis en douze unités verticales 100, radiales, d'injection de dihydrogène, chacune d’entre elle comprenant un châssis 101 à section trapézoïdale en acier inoxydable supportant cent-huit modules d'injection de dihydrogène.

Chaque unité verticale 100 est suspendue via des chaînes à deux traverses métalliques 102 dont une extrémité repose sur le bord supérieur de la paroi latérale de la cuve, et l’autre extrémité repose sur le sommet d’un poteau central en béton armé.

Au sein d’une unité verticale d'injection de dihydrogène 100, les cent-huit modules d'injection sont répartis en 2 sous-unités A et B superposées verticalement (i.e. 1 sous-unité supérieure A et 1 sous-unité inférieure B) comprenant chacune six étages comprenant chacun neuf modules d'injection (ou membranes 6) de différents formats correspondant à neuf longueurs de tube en silicone.

Ces neuf formats de module d'injection correspondent à 240, 340, 500, 630, 760, 890, 1020, 1150 et 1280 millimètres de longueur de tube en silicone, respectivement (voir références M1 à M9 sur la figure 10).

Le réseau de distribution qui alimente en dihydrogéne les membranes 6 inclues LU501102 dans les 12 sous-unités supérieures A est indépendant de celui qui alimente les membranes 6 dans les 12 sous-unités inférieures B.

Cette particularité permet de compenser l’effet négatif de la pression hydrostatique sur le débit de perméation de dihydrogène à travers la paroi des tubes en silicone en soumettant les membranes inclues dans les 12 sous-unités inférieures B, immergées entre 2 et 4 mètres de profondeur, à une pression intra membranaire supérieure à celle à laquelle sont soumises les membranes 6 inclues dans les 12 sous-unités supérieures A, immergées entre 0 et 2 metres de profondeur.

Le réacteur doit être alimenté par une source pressurisée de dihydrogéne, qui peut être le réservoir de dihydrogène d'un électrolyseur d’eau. Le réservoir pressurisé de dihydrogène alimente une conduite générale sur laquelle sont montés en série les organes de contrôle suivants : Une vanne de coupure générale de l'alimentation en dihydrogène, une première soupape de sécurité, un premier capteur de pression, un régulateur général de pression (vanne de première détente), une seconde soupape de sécurité, un second capteur de pression, un dispositif débitmètre-régulateur de débit massique, un troisième capteur de pression.

La conduite générale alimente en dihydrogène autant de conduites secondaires que de sous-unités A ou B superposées dans chaque unité verticale d'injection de dihydrogène (deux conduites secondaires dans le cas présent où sont présentes deux sous-unités).

Chaque conduite secondaire inclut, en série, les organes de contrôle suivants : Une vanne de coupure secondaire, un régulateur secondaire de pression (vanne de seconde détente) permettant d'adapter la pression intra membranaire des membranes 6 a la profondeur d'immersion de la sous-unité A ou B incluant ces derniers, un capteur de pression.

Chaque conduite secondaire alimente en dihydrogène autant de conduites tertiaires que de sous-unités A ou B incluse dans chaque niveau de profondeur d'immersion (douze conduites tertiaires dans le cas présent). Chaque conduite tertiaire inclut en série les organes de contrôle suivants : Une vanne de coupure tertiaire, une soupape de sécurité, un dispositif débitmètre-régulateur de débit massique, un capteur de pression.

Chaque conduite tertiaire alimente en dihydrogène les modules d'injection inclus dans une sous-unité A ou B via : Une conduite rigide traversant la paroi du réacteur et munie d’un raccord à chacune de ses extrémités ; un tuyau flexible interne en LU501102 acier inoxydable, un réseau de distribution interne fait de conduites rigides en acier inoxydable.

Les réacteurs faisant l’objet de l'invention peuvent être utilisés de manière conjointe. Par exemple, plusieurs réacteurs peuvent être utilisés avec leur espace de recueil de gaz montés en parallèle sur la conduite de gaz anoxique contenant du dioxyde de carbone à traiter, ce qui permet de multiplier la valeur du débit de gaz traitable par le nombre de réacteurs utilisés. Pour maximiser le taux de méthane dans le gaz traité (cas d'une injection du gaz traité dans le réseau de gaz naturel), il est aussi possible d'utiliser plusieurs réacteurs faisant l’objet de l'invention montés en série.

Claims (23)

REVENDICATIONS LU501102

1. Réacteur de méthanation biologique, comprenant une cuve (1) comportant : - un milieu liquide (2) ou semi-liquide, - une entrée (5) de gaz anoxique à traiter, comprenant du dioxyde de carbone et éventuellement du monoxyde de carbone, - une flore microbienne (20) comprenant des Archaea méthanogènes, - au moins une membrane tubulaire (6) non microporeuse, perméable au dihydrogène, immergée au moins partiellement dans ledit milieu liquide ou semi-liquide (2) et au moins partiellement en contact avec ladite flore microbienne (20), ladite au moins une membrane (6) comportant un conduit de membrane dans lequel un gaz peut être injecté, ledit réacteur comportant au moins un injecteur de gaz (7) relié audit conduit de ladite au moins une membrane (6) et une sortie (10) permettant la récupération de méthane généré par ladite méthanation biologique produite dans la cuve (1) par ladite flore microbienne (20) Archaea méthanogène en contact avec ledit gaz ayant traversé ladite au moins une membrane (6), - ladite cuve (1) comprenant une seconde entrée (21) pour alimenter le milieu liquide ou semi-liquide en nutriment et comprenant une seconde sortie d'évacuation d’effluents (22), caractérisé en ce que ladite flore microbienne (20) exploitée pour la réaction de méthanation est une flore microbienne anaérobie en suspension dans ledit milieu liquide ou semi-liquide (2) et comprend des Archaea méthanogènes hydrogènotrophes et/ou comprend des bactéries homo- acétogènes et des Archaea méthanogènes acétotrophes, en ce que l'injecteur de gaz (7) est un injecteur de dihydrogène pur, et en ce que ledit réacteur comporte un espace (3) de recueil et de stockage de gaz, ledit gaz comportant du méthane issu de la réaction de méthanation générée par ladite flore microbienne (20) en contact avec ledit dihydrogène pur injecté dans le milieu liquide ou semi-liquide (2) à travers ladite au moins une membrane (6), ladite sortie (10), permettant la récupération du méthane, étant une sortie de gaz et étant reliée audit espace (3) de recueil et de stockage de gaz, et ledit injecteur de gaz (7) et ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5) étant LU501102 deux entrées de gaz indépendantes dans ledit réacteur.

2. Réacteur de méthanation biologique selon la revendication 1, caractérisé en ce que l’espace (3) de recueil et de stockage de gaz est compris dans ladite cuve, entre la surface dudit milieu liquide ou semi-liquide (2) et un couvercle (4) sommital de cuve.

3. Réacteur de méthanation biologique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5) débouche dans ledit espace (3) de recueil et de stockage de gaz.

4. Réacteur de méthanation biologique selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5) et ladite sortie (10), permettant la récupération du méthane sous forme gazeuse, comportent chacune un clapet antiretour (50, 100).

5. Réacteur de méthanation biologique selon la revendication 1, 2, 3 ou 4, caractérisé en ce que ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5) et ladite sortie (10), permettant la récupération du méthane, comportent chacune une pompe.

6. Réacteur de méthanation biologique selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif agitateur (8, 9) apte à générer une agitation dans ledit milieu liquide ou semi-liquide (2).

7. Réacteur de méthanation selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif agitateur (8, 9) comporte au moins un diffuseur de gaz (8) immergé dans le milieu liquide ou semi-liquide.

8. Réacteur de méthanation selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit dispositif agitateur (8, 9) comporte une pompe de recirculation (9) qui est reliée, d’une part, audit espace (3) de recueil et de stockage de gaz pour y extraire du gaz et qui est reliée, d'autre part, audit diffuseur de gaz (8) pour alimenter ledit diffuseur de gaz (8) avec ledit gaz extrait dudit espace (3) de recueil et de stockage de gaz.

9. Réacteur de méthanation selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit au moins un diffuseur de gaz (8) est placé sous ladite au moins une membrane tubulaire (6).

10.Réacteur de méthanation selon la revendication 6 ou l’une quelconque des revendications 7 ou 8 dépendante de la revendication 6, caractérisé en ce que ledit dispositif agitateur (8, 9) s’étend sur sensiblement 0,05 m2 pour LU501102 1m? de milieu liquide ou semi-liquide contenu dans ladite cuve.

11.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un faisceau de membranes (6) comportant au moins deux membranes tubulaires, les axes desdites au moins deux membranes tubulaires, comprises dans ledit au moins un faisceau de membranes (6), étant sensiblement parallèles les uns aux autres, chacune desdites au moins deux membranes tubulaires dudit au moins un faisceau de membranes (6) comportant chacune un conduit de membrane (60) alimenté en dihydrogène pur par ledit injecteur de gaz (7).

12.Réacteur de méthanation selon la revendication 11, caractérisé en ce que ledit injecteur de gaz (7) alimente en dihydrogène pur le conduit de chacune desdites membranes tubulaires (6) au moyen d'un ensemble de tubes de raccordement (71), chacun des tubes de raccordement (71) étant relié à un conduit principal d'injection (72).

13.Réacteur de méthanation selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce que ladite cuve (1) présente un volume de cuve dédié au milieu liquide ou semi-liquide (2), en ce que lesdites au moins deux membranes (6) dudit au moins un ensemble de membranes présentent une longueur spécifique totale au moins égale à 1000 m par mètre cube dudit volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide et occupent un volume spécifique inférieur à sensiblement 0,2 m3 pour 1 m3 dudit volume dédié au milieu liquide ou semi-liquide.

14.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite membrane (6) comprend au moins un tube de silicone.

15.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ladite membrane comprend plusieurs tubes de silicone (61) alignés les uns par rapport aux autres et maintenus par leurs extrémités de tube dans des éléments distributeurs de gaz (62, 63), lesdits éléments distributeurs de gaz (62, 63) et les extrémités de tube étant noyées dans une résine de polyuréthane ou de polyépoxyde.

16.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit conduit de ladite membrane tubulaire (6) est soumis à une pression interne comprise entre sensiblement LU501102 0,5 et 1,5 bar.

17.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte plusieurs niveaux comprenant chacun au moins une membrane tubulaire et en ce que les conduits internes des membranes tubulaire (6) sont soumis à des pressions différentes.

18. Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un premier dispositif (31) débitmètre - régulateur de débit qui est relié audit injecteur de dihydrogéne

(7).

19.Réacteur de méthanation selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un second dispositif (32) débitmètre - régulateur de débit relié à ladite entrée de gaz anoxique à traiter (5).

20.Réacteur de méthanation selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce qu’il comporte un module (30) de commande de l’un ou de l'autre ou des deux premier et second dispositifs (31, 32) débitmètres - régulateurs de débit.

21.Réacteur de méthanation selon la revendication 3 ou selon l’une quelconque des revendications précédentes dépendante de la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comporte un premier appareil (34) d’analyse de la composition du gaz à ladite sortie (10) de gaz et un second appareil (33) d'analyse de la composition du gaz à ladite entrée (5) de gaz anoxique à traiter débouchant dans ledit espace (3) de recueil et de stockage de gaz.

22.Procédé de mise en œuvre d’un réacteur de méthanation selon les revendications 8 et 21, associé aux caractéristiques des revendications 18 a 20, caractérisé en ce qu’il comporte les étapes suivantes : - obtention d’une première mesure de composition du gaz anoxique a traiter à traiter à ladite entrée (5) de gaz anoxique au moyen dudit second appareil d'analyse (33), ladite première mesure de composition du gaz anoxique à traiter comportant une concentration en dioxyde de carbone et/ou monoxyde de carbone, - obtention d’une seconde mesure de composition de gaz à ladite sortie (10) de gaz, au moyen dudit premier appareil (34), ladite seconde mesure de composition de gaz comportant une concentration en méthane et en dihydrogéne, et LU501102 - comparaison de ladite concentration en méthane avec une valeur seuil prédéterminée de méthane et comparaison de ladite concentration en dihydrogéne avec une valeur seuil prédéterminée de dihydrogène, - comparaison de ladite concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone avec une valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone, et augmentation d’une première valeur de consigne dudit premier dispositif (31) débitmètre - régulateur de débit et/ou diminution d’une seconde valeur de consigne dudit second dispositif (32) débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une durée de service de ladite pompe de recirculation (9) si ladite concentration en dioxyde de carbone et/ou en monoxyde de carbone est supérieure à ladite valeur seuil prédéterminée de dioxyde de carbone et/ou de monoxyde de carbone, et inversement, ou diminution de ladite première valeur de consigne dudit premier dispositif (31) débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une seconde valeur de consigne dudit second dispositif (32) débitmètre - régulateur de débit et/ou augmentation d’une durée de service de ladite pompe de recirculation (9) si ladite concentration en dihydrogène à ladite sortie (10) est supérieure à ladite une valeur seuil prédéterminée de dihydrogène, et inversement.

23. Programme d'ordinateur comprenant des instructions, qui lorsqu'elles sont exécutées par ordinateur, mettent en œuvre toutes les étapes du procédé selon la revendication 22.