Déchets au biogaz | Monde de l’eau

Il y a quatre ans, la ville de Longmont, dans le Colorado, s’est lancée dans le premier projet américain Front Range visant à convertir le biogaz en gaz naturel renouvelable (GNR) pour alimenter les véhicules appartenant à la ville.

Ce qui a commencé comme un effort pour mieux utiliser le biogaz de la station d’épuration des eaux usées de la ville a abouti à un atout régional qui renforce les efforts de développement durable et la qualité de vie de la communauté.

De 2018 à 2020, Longmont a équipé sa station d’épuration d’un système de pointe qui nettoie et convertit le biogaz de l’installation en GNR de haute qualité. La ville a également posé un pipeline de 1 440 pieds qui transfère ce GNR à une nouvelle station intérieure de ravitaillement en carburant pour véhicules qui alimente les camions à ordures et de recyclage de la ville en gaz naturel comprimé (GNC). Ensemble, les employés de la ville ont appelé cela le système de mise à niveau et de ravitaillement en carburant des véhicules au GNR.

Jusqu’à récemment, la flotte de services de déchets de la ville était composée de camions diesel qui dérangeaient les résidents avec des émissions de gaz à effet de serre (GES), des odeurs et un bruit excessif. Alors que les véhicules «verts» étaient plus coûteux que leurs homologues diesel, le projet de conversion du biogaz en GNR offrait la promesse d’un approvisionnement durable en GNR appartenant à la ville et d’une expérience de quartier plus silencieuse, plus propre et sans odeur.

Au cours des deux dernières années d’exploitation, le système de mise à niveau et de ravitaillement en carburant des véhicules au GNR a fait progresser plusieurs des objectifs de durabilité de la ville et continue de générer du carburant.

En réduisant la demande de diesel de la flotte de services de gestion des déchets de plus de 100 000 gallons par an, la ville économise près de 300 000 $ en coûts de carburant annuels et a réduit les émissions de GES d’environ 1 000 tonnes métriques d’équivalent en dioxyde de carbone par an, ce qui correspond au retrait de 200 voitures de la route. Étant donné que les véhicules au GNC n’émettent pas de soufre, de métaux lourds ou de suie, les résidents bénéficient désormais d’une meilleure qualité de l’air ainsi que de perturbations minimisées les jours de poubelle.

Et, alors que la ville prévoyait et prévoyait de gagner des revenus grâce à la vente de crédits de numéro d’identification renouvelable (RIN) par le biais du programme Renewable Fuel Standard (RFS) de l’EPA, elle ne s’attendait pas à ce que le marché RIN ni ses gains soient aussi robustes. Même avec une forte variabilité d’un trimestre financier à l’autre, Longmont a réalisé près de 350 000 $ de revenus en 2021 – une valeur qui ne devrait augmenter qu’avec le temps d’exécution supplémentaire du système.

Pour couronner le tout, en octobre 2021, la ville a remporté le prix d’excellence du projet de la Fédération de l’environnement de l’eau, une distinction nationale décernée aux efforts mettant en valeur l’excellence et l’innovation des infrastructures dans le secteur de l’eau.

Ces avantages ne sont pas venus immédiatement : grâce à des mois d’essais et d’erreurs, d’ajustements minutieux et de surveillance diligente, la ville a relevé de nombreux défis qui accompagnent un système complexe sans précédent, en particulier du point de vue du ravitaillement sur place. Rien de tout cela n’aurait pu être accompli sans une collaboration continue entre les membres de l’équipe du projet et les autres services municipaux.

Évolution d’un système

Le système de mise à niveau et de ravitaillement en carburant des véhicules au GNR fonctionne actuellement presque en continu pour produire environ 800 équivalents diesel-gallons de carburant au GNR chaque jour. Le système convertit jusqu’à 80 % du biogaz de la station d’épuration de la ville en GNR qui est ensuite compressé pour alimenter 11 camions de services de déchets.

Cependant, cette sortie est relativement nouvelle pour le système de ravitaillement. En fait, pour la première année de fonctionnement, il n’a généré que 50 % des demandes de carburant de la flotte des services de déchets, principalement en raison de difficultés de programmation avec les camions GNC et le système de stockage RNG, qui ont empêché la ville d’utiliser pleinement le carburant produit.

Longmont a également découvert que le support à base de fer utilisé dans le skid de valorisation du biogaz pour adsorber le sulfure d’hydrogène (H2S) devait être remplacé tous les deux mois, contrairement à sa durée de vie prévue de trois à quatre mois.

Tout système unique qui utilise de nouvelles technologies, telles que des panneaux de décantation pour maximiser l’utilisation du stockage de GNR et des camions avec de nouvelles sources de carburant, s’accompagne d’une courbe d’apprentissage. Les experts des services des eaux usées et des déchets de la ville ont pris le temps de se familiariser avec les pratiques du gaz naturel, de comprendre comment chaque composant du système fonctionne en tandem et comment les véhicules au GNC fonctionnent.

Le concepteur-constructeur principal du projet et l’autorité locale en matière de systèmes de gaz naturel, CGRS Inc. a travaillé avec les fournisseurs de la ville pour ajuster la programmation des véhicules au GNC ainsi que sur les systèmes de production et de stockage du GNR.

Pendant ce temps, Unison Solutions et Carollo Engineers, respectivement le producteur et le concepteur du système de valorisation du biogaz, ont diagnostiqué la percée prématurée du média H2S comme étant le résultat de la perte d’humidité du biogaz lors de son déplacement à travers plusieurs centaines de pieds de tuyauterie en acier inoxydable depuis les digesteurs de la station d’épuration. au skid de valorisation du biogaz. Il s’agissait d’une variable dont la ville n’avait pas anticipé l’impact, mais qui a rapidement pivoté pour se résoudre. Après avoir testé trois types de médias différents, une alternative efficace conçue pour les gaz secs a été sélectionnée.

Aujourd’hui, les bogues du système ont été résolus et sa maintenance est déléguée au CGRS, qui gère un programme de maintenance complet avec une surveillance bimensuelle sur site, des procédures d’exploitation standard spécifiques au système et des réparations au besoin. Grâce au service du CGRA, le personnel de la ville peut rester relativement autonome. Ils peuvent simplement observer la santé du système grâce aux rapports quotidiens générés automatiquement à l’aide d’analyseurs en ligne et de systèmes d’appel.

Le CGRS a également préparé des mesures d’urgence dans le système GNC, telles que des générateurs de secours et un pipeline séparé pour le gaz naturel acheté au cas où le développement du GNR de la station d’épuration s’arrêterait pour une raison quelconque. Après avoir construit de nombreuses installations de transformation des déchets en gaz renouvelable dans le Colorado, ils ont compris l’importance d’assurer la redondance et l’approvisionnement de secours en gaz pour une flotte qui n’a actuellement aucun emplacement de ravitaillement alternatif.

Les coûts du GNR de la ville sont actuellement en baisse à 1,20 $ l’équivalent diesel-gallon, y compris toutes les dépenses associées au contrat de maintenance et au remplacement des supports. Par rapport au prix de 3 $ à 4 $ le gallon pour le diesel, les dépenses de carburant réduites de la ville la préparent à se permettre des articles d’entretien plus importants s’ils devaient survenir plus tard.

Gestion intelligente du RIN

Une énorme incitation financière à construire le système de mise à niveau et de ravitaillement en carburant du GNR était son potentiel à générer des RIN à vendre via le programme RFS. Bien qu’enthousiasmée par cette perspective, la ville était complètement nouvelle pour les protocoles de l’EPA, ce qui soulevait la question : qui s’occuperait de la vente des RIN ?

Comme pour d’autres aspects du projet, Longmont a fait appel à un expert; non pas pour remettre sa gestion du RIN mais plutôt pour guider la ville dans la conduite de ce processus elle-même.

Au cours de leur atelier de formation et d’information pour le personnel de la ville – qui comprenait le bureau du procureur de la ville, le groupe de comptabilité, d’achat et de services aux entreprises – l’expert en conformité énergétique Weaver a suggéré que la navigation sur le portail en ligne de l’EPA était une tâche gérable.

En pratique, générer et échanger des RIN n’a pris qu’une à trois heures par mois et est assez simple pour renoncer à embaucher un courtier RIN qui facturerait entre 10 et 30 % des bénéfices. Cela signifie que, projetant des revenus de RIN de 400 000 $ en 2022, Longmont économisera jusqu’à 120 000 $ en gérant ses crédits en interne.

Encore une fois, la ville est arrivée à ce résultat en reconnaissant qu’une collaboration constante avec des vétérans de leurs domaines respectifs peut déboucher sur des solutions fondées sur des décennies d’expérience collective de leurs entreprises. En communiquant avec ces partenaires, la ville peut concentrer ses dépenses sur des domaines à forte intensité de connaissances et effectuer sa diligence raisonnable là où elle le peut efficacement.

Partager et grandir ensemble

En deux ans d’exploitation, le système de mise à niveau et d’avitaillement des véhicules au GNR s’est imposé comme un atout régional. Longmont sert de ressource ouverte qui éduque et soutient d’autres municipalités qui envisagent des projets de ravitaillement en biogaz pour véhicules ou d’autres efforts d’énergie renouvelable.

La ville prévoit d’ajouter plus de véhicules GNC à sa flotte de services de gestion des déchets tout en continuant à remplacer ses véhicules carbone restants par des alternatives vertes. Et, à mesure que le système continue de produire du gaz naturel renouvelable avec une cohérence accrue, Longmont envisagera davantage d’options pour réutiliser de manière bénéfique toute quantité qui n’est pas étendue à ses flottes. WW

À propos des auteurs : John Gage est ingénieur civil principal à la ville de Longmont.

Charles Kamenides est responsable du service déchets à la Ville de Longmont.

Publié dans Monde de l’eau magazine, février 2022.