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RAPPORT D’ÉTUDE 10/0 4/2 0 0 6 N° 46032 Etude comparative des dangers et des ri

RAPPORT D’ÉTUDE 10/0 4/2 0 0 6 N° 46032 Etude comparative des dangers et des risques liés au biogaz et au gaz naturel DRA 32 Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 1 sur 34 Etude comparative des dangers et des risques liés au biogaz et au gaz naturel PARIS (75) Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable J BROZ Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 2 sur 38 PRÉAMBULE Le présent rapport a été établi sur la base des informations fournies à l'INERIS, des données (scientifiques ou techniques) disponibles et objectives et de la réglementation en vigueur. La responsabilité de l'INERIS ne pourra être engagée si les informations qui lui ont été communiquées sont incomplètes ou erronées. Les avis, recommandations, préconisations ou équivalent qui seraient portés par l'INERIS dans le cadre des prestations qui lui sont confiées, peuvent aider à la prise de décision. Etant donné la mission qui incombe à l'INERIS de par son décret de création, l'INERIS n'intervient pas dans la prise de décision proprement dite. La responsabilité de l'INERIS ne peut donc se substituer à celle du décideur. Le destinataire utilisera les résultats inclus dans le présent rapport intégralement ou sinon de manière objective. Son utilisation sous forme d'extraits ou de notes de synthèse sera faite sous la seule et entière responsabilité du destinataire. Il en est de même pour toute modification qui y serait apportée. L'INERIS dégage toute responsabilité pour chaque utilisation du rapport en dehors de la destination de la prestation. Rédaction Vérification Approbation NOM J.BROZ D.GASTON B.FAUCHER Qualité Délégué Appui à l’Administration à la Direction des Risques Accidentels Directeur Adjoint de la Direction des Risques Accidentels Directeur de la Direction des Risques Accidentels Visa Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 3 sur 38 TABLE DES MATIERES 1. RÉSUMÉ .............................................................................................................. 5 2. INTRODUCTION .................................................................................................. 7 3. MÉTHODOLOGIE ................................................................................................ 8 4. INSTALLATIONS DE COMBUSTION.................................................................. 9 5. PRODUCTION DES BIOGAZ ............................................................................ 10 5.1 LA DÉGRADATION ANAÉROBIE ................................................................................... 10 5.2 INSTALLATIONS DE PRODUCTION ............................................................................... 10 6. COMPOSITION DES BIOGAZ ET GAZ NATURELS ........................................ 12 6.1. CARACTÉRISTIQUES GÉNÉRALES DES BIOGAZ ............................................................ 12 6.1.1. Gaz inflammables ............................................................................................ 12 6.1.2. Gaz inertes et gaz toxiques.............................................................................. 12 6.2. COMPOSITION DES BIOGAZ SELON LES FILIÈRES DE PRODUCTION................................ 13 6.3. CARACTÉRISTIQUES DES GAZ NATURELS APRÈS TRAITEMENT...................................... 16 7. DANGERS ET RISQUES LIÉS AUX BIOGAZ................................................... 17 7.1. IDENTIFICATION DES DANGERS ET DES RISQUES CONCERNANT LES BIOGAZ.................. 17 7.2. LIMITES D’INFLAMMABILITÉ DES BIOGAZ...................................................................... 18 7.3. COMPARAISON ENTRE BIOGAZ, GAZ NATUREL ET GAZ DE PÉTROLE.............................. 19 8. ACCIDENTOLOGIE ET RETOUR D’EXPERIENCE.......................................... 20 8.1. CENTRES D’ENFOUISSEMENT/ TRANSPORTS DE DÉCHETS/ INSTALLATIONS DE BIOGAZ .. 20 8.1.1 Inventaire (non exhaustif) des accidents de la base aria .................................. 20 8.1.2 Résultats d’une recherche sur Internet............................................................. 21 8.1.3 Retour d’expérience Cerchar/Ineris.................................................................. 21 8.1.4 Données du Club Biogaz.................................................................................. 22 Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 4 sur 38 8.2. INSTALLATIONS DE GAZ NATUREL............................................................................... 22 9. RÉGLEMENTATION EN VIGUEUR................................................................... 23 9.1. TEXTES RELATIFS AUX INSTALLATIONS DE COMBUSTION.............................................. 23 9.2 APPROCHE RÉGLEMENTAIRE DANS LA COMMUNAUTÉ EUROPÉENNE............................. 24 9.3 TEXTE SPÉCIFIQUE AUX BIOGAZ................................................................................. 25 9.4 DIRECTIVES SUR L’INJECTION DE BIOGAZ DANS LE RÉSEAU DE GAZ NATUREL................ 26 10. DISPOSITIONS DE SÉCURITÉ ......................................................................... 28 10.1 PRÉVENTION DES ZONES DANGEREUSES (EXPLOSION, TOXICITÉ, POLLUTION).............. 28 10.2 DÉTECTION DES FUITES ET DES REJETS DE POLLUANTS .............................................. 28 10.3 SÉCURITÉ DES CANALISATIONS DE TRANSPORT DE BIOGAZ ......................................... 29 10.4 TRAITEMENT DES BIOGAZ ET GAZ NATURELS .............................................................. 30 10.4.1. Techniques d’épuration des biogaz ......................................................................30 10.4.2. Traitement du gaz naturel ......................................................................................30 10.5. SÉCURITÉ DES INSTALLATIONS DE VALORISATION DES BIOGAZ ..................................... 31 10.5.1Valorisation thermique des biogaz ................................................................... 31 10.5.2. Valorisation électrique des biogaz .................................................................. 31 10.5.3. Cogénération.................................................................................................. 32 10.5.4. Injection de biogaz dans le réseau de gaz naturel .......................................... 32 10.5.5. Production de carburant ................................................................................. 33 11. CONCLUSION.................................................................................................... 34 12. BIBLIOGRAPHIE ............................................................................................... 35 13 LISTE DES ANNEXES........................................................................................ 38 Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 5 sur 38 1. RESUME L’ensemble des déchets organiques produit, lors de sa décomposition, d’énormes quantités de méthane et de gaz carbonique. Ces gaz contribuent à l’augmentation de l’effet de serre. La méthanisation est une activité de dépollution car elle apporte une réponse énergétique et écologique au problème du traitement des déchets organiques. En brûlant, le biogaz issu de la méthanisation réduit en effet de 20 fois la pollution des gaz issus de la fermentation. Dans ce contexte, il existe depuis 1990 une obligation réglementaire de brûler le biogaz en torchère, à moins qu’il puisse être valorisé dans des installations de combustion, notamment. A l’heure actuelle, la méthanisation n’est pas une technique marginale, mais le développement de l’exploitation du biogaz est freiné par des contraintes en matière de réglementation ICPE. La circulaire du 10 décembre 2003 réaffirme à ce titre le classement dans la rubrique 2910 B. Le classement s’avère au final plus sévère pour le biogaz (demande d’autorisation) que pour le gaz naturel (régime de déclaration), dans le cas des installations de combustion allant jusqu’à 20 MW. Pour faire évoluer éventuellement la réglementation, le MEDD a demandé à l’INERIS dans le cadre du programme de recherche DRA 32, de dresser un état des connaissances sur les dangers et sur les risques liés au biogaz. L’étude a été menée par comparaison avec les combustibles gazeux classiques (gaz naturels, gaz de pétrole), en vue d’apporter un appui technique à l’Administration sur la pertinence de classer ou non le biogaz dans la rubrique 2910 A pour les installations de combustion de 2 à 20MWth. L’étude a permis de constater quelques différences significatives entre le biogaz et les autres combustibles qui ne nécessitent néanmoins à notre sens que de prendre des précautions particulières lorsqu’elles apparaissent comme pouvant être préjudiciables : - Les niveaux de dangers et de risques potentiels d’incendie et d’explosion liés au biogaz sont tout au plus du même ordre de grandeur et, dans la plupart des cas même moins élevés, que ceux des gaz naturels et pétroliers. Cette observation résulte de la teneur en méthane qui se situe généralement entre 50 et 70 % dans le biogaz (de 70 à 100 % dans les autres gaz) et à la présence d’une proportion pouvant être importante de dioxyde de carbone (risque potentiel d’asphyxie). - Les risques d’intoxication avec le biogaz brut se rapportent surtout à la présence d’hydrogène sulfuré qui peut exister en quantité importante, ceci étant aussi le cas pour le gaz de Lacq non épuré par exemple. Pour atteindre un meilleur niveau de sécurité, le biogaz peut être soumis aux mêmes précautions d’usage que celles qui sont appliquées au gaz naturel, c’est-à-dire à un traitement systématique en amont de toute installation, destiné à éliminer en particulier les produits soufrés. Réf. : INERIS – DRA – N° 46032 – 2006-JBr/Biogaz/1 Page 6 sur 38 Le cas du biogaz est toutefois plus complexe que celui du gaz naturel, pour les raisons suivantes : - Les compositions du biogaz peuvent varier énormément dans une même filière de production, d’un site à un autre ou bien même encore sur un même site, d’une période donnée à une autre. La bibliographie indique quelques tendances qui ne se recoupent pas toutes à proprement parler avec les résultats des mesures de l’INERIS où des écarts parfois très importants ont été relevés dans une même filière de production (cas de la teneur en H2S en particulier). Il n’est donc pas possible de différencier aujourd’hui les filières dans l’état actuel des données en notre possession. - Le biogaz non suffisamment épuré peut contenir des éléments toxiques divers, contrairement au gaz naturel, soit sous forme de traces, soit en quantités pouvant présenter un danger (produits de combustion dépassant les seuils critiques réglementaires). Cette possibilité conduit à dire qu’il s’avère nécessaire de prendre des dispositions pour connaître la composition complète du biogaz à l’origine (l’estimation des produits de combustion étant un exercice désormais connu) afin de procéder à une épuration adaptée du biogaz avant son utilisation ou en tout état de cause pour maîtriser les rejets. Dans l’état actuel des connaissances, il peut être dit que les dangers et les risques dits accidentels liés au biogaz correctement épuré s’apparentent à ceux inhérents au gaz naturel, ceci moyennant naturellement la prise en compte non seulement de mesures et de moyens adaptés aux cas des gaz en général, mais aussi de dispositions spécifiques au biogaz (exemples de la protection pare-flamme des canalisations et autres indiqués dans l’exposé et les annexes). Les résultats des mesures réalisées sur divers sites par l’INERIS permettent de dire que les teneurs en poussières et en métaux lourds ne sont pas significatives. L’analyse des dangers et des risques liés au biogaz brut est d’un autre ordre car elle impose de prendre en compte, dans ce cas précis, les risques sanitaires. L’aspect toxicité constitue le point le plus sensible. L’accidentologie le montre d’ailleurs en soulignant que les cas les plus graves sont dus aux dégagements d’hydrogène sulfuré dans les décharges c’est-à-dire au niveau de la production du biogaz, les accidents étant toujours mortels. Pour uploads/s3/ rapport-biogaz-biogaz-et-au-gaz-naturel-pdf.pdf