La technologie Astec aide à réduire les déchets dans les eaux usées

SoMax, une entreprise spécialisée dans les solutions de gestion des déchets, travaille depuis plus de 10 ans à la revitalisation d'un procédé appelé carbonisation hydrothermique (HTC). Sa technologie traite les déchets de manière innovante et révolutionnaire, éliminant les produits pharmaceutiques, les plastiques et les toxines nocifs contenus dans les déchets organiques. Le processus de conversion permet d'obtenir un combustible propre à base de carbone, des engrais sans fossiles et une eau riche en nutriments.

Fini l'ancien

Rien qu'aux États-Unis, nous produisons 15 000 tonnes humides de déchets humains par jour et la méthode standard de traitement des déchets ne laisse que cela, beaucoup de déchets, qui contiennent encore beaucoup de valeur et d'énergie sous forme d'hydrogène, de carbone et autres.

C'est pourquoi des technologies ont été mises au point pour trouver des moyens de conserver les bons éléments de nos déchets afin d'en exploiter l'énergie tout en éliminant les produits chimiques nocifs que nous ingérons en tant qu'êtres humains.

L'une de ces technologies, la carbonisation hydrothermale (HTC), également connue sous le nom de carbonisation à l'eau sous-critique ou à l'eau chaude comprimée, a été identifiée pour la première fois en 1913 et a été revitalisée par des recherches menées par l'université de Villanova et financées par Dan Spracklin et l'équipe SoMax.

Spracklin est devenu le PDG de Gray Brothers Septic Services en 2013 et l'une des premières choses qu'il a remarquées a été l'ampleur des déchets organiques dans la région. Avec son entreprise, Spracklin a vu la nécessité de faire quelque chose avec ces déchets et de trouver une solution plus durable pour le traitement des déchets et a approché son usine locale de traitement des eaux usées à Phoenixville, PA, avec une idée d'incorporer HTC dans leur installation.

"Nous avions déjà travaillé avec Phoenixville, avec qui nous entretenions des relations depuis 50 ans dans le cadre de l'entreprise Gray Brothers, et ils prévoyaient de moderniser le toit du digesteur de leur installation pour un montant de plusieurs millions de dollars", a déclaré Dan Spracklin, PDG de SoMax. "Leur ancien système était très inefficace et ne produisait pas d'énergie supplémentaire. Le système HTC les a suffisamment intrigués pour que nous commencions une étude de faisabilité.

La ville a entamé une procédure d'autorisation de trois ans et est devenue le premier système HTC à grande échelle de ce type aux États-Unis, qui transforme les biosolides en hydrochar, une substance semblable au charbon qui peut être utilisée pour produire de l'énergie afin d'alimenter son installation. En fait, à pleine capacité et intégré à un système de cogénération, le système devrait produire suffisamment d'hydrochar pour générer un surplus d'électricité.

Qu'est-ce que HTC ?

Hydrochar ?HTC s'ouvre dans un nouvel onglet? Qu'est-ce que c'est et quel est le rapport avec Astec ?

Le système HTC de Phoenixville, premier système à grande échelle de ce type aux États-Unis, transforme les biosolides en hydrochar, une substance semblable au charbon.

« Le HTC est un procédé chimique thermique. Tout est dans le nom. Hydro signifie humide et thermique signifie que nous y ajoutons de la chaleur », explique M. Spracklin. « La façon la plus simple de se le représenter est de l'imaginer comme une cocotte-minute industrielle dans laquelle tout matériau organique que vous y mettez subit des changements chimiques et une transformation. Dans ce cas, nous y mettons des boues d'épuration, puis nous les transformons en effectuant plusieurs opérations.

« D'une part, nous éliminons toutes les bactéries, tous les agents pathogènes et tous les virus présents dans les eaux usées. Nous détruisons également les produits pharmaceutiques, les microplastiques et les produits chimiques persistants au cours de ce processus. Nous transformons un produit insalubre qui est généralement épandu sur les terres, mis en décharge ou incinéré, et dont les municipalités paient généralement pour se débarrasser, en un produit qui peut réellement être utilisé. »

Le produit final qui peut être utilisé est l'Hydrochar.

« Grâce à la technologie SoMax, nous transformons ce qui est un déchet et un coût à éliminer pour cette municipalité, à savoir les boues d'épuration, en un produit à haute densité énergétique », poursuit M. Spracklin. « Cela se fait grâce à un processus appelé gazéification, qui consiste à chauffer le matériau à haute température et, en l'absence d'oxygène, à le convertir en gaz. Il se transforme ainsi en méthane, monoxyde de carbone, hydrogène et CO2, puis passe par ce qu'on appelle un groupe électrogène.

C'est donc comme un moteur à combustion interne qui produira de la chaleur et de l'électricité.

Des prouesses d'ingénierie pour une nouvelle industrie et une nouvelle application

Depuis début 2023, le processus HTC fonctionne parallèlement aux digesteurs anaérobies de Phoenixville pour atteindre cet objectif, avec l'aide des réchauffeursHeatec HCSd'Astec.

L'équipe de SoMax a contacté Astec au cours du processus d'installation à Phoenixville, car elle avait besoin d'une chaleur fiable et constante sur le site, capable de produire une huile thermique efficace à 500° Farenheit, où elle est utilisée pendant la dernière phase du chauffage.

"Les fabricants auxquels nous nous adressions et qui nous aidaient à construire nos réacteurs avaient également construit Centrales d'asphalte", explique Spracklin. "Ils nous ont conseillé de nous adresser à Astec, dont la réputation de qualité des produits et des livraisons n'est plus à faire.

Le réchauffeur Heatec HCS est nécessaire pour l'étape finale de chauffage afin d'amener le matériau dans la plage de température de réaction, qui se situe entre 180° Celsius et 20° Celsius.

"Nous visons une température de 200° Celsius pour les boues d'épuration", explique M. Spracklin. "Nous procédons d'abord à une étape de récupération d'énergie par le biais d'un échangeur de chaleur, ce qui permet d'atteindre une température d'environ 150° Celsius, puis le système de chauffage Heatec HCS prend le relais et alimente en huile notre système de chauffage, ce qui permet d'atteindre une température de 205° Celsius."

Le système Heatec HCS a également été si efficace pour Phoenixville que la consommation d'énergie est inférieure aux prévisions initiales.

« À l'heure actuelle, nous consommons environ un demi-MMBtu (un million d'unités thermiques britanniques), soit environ huit dollars par heure pour transformer tous ces matériaux », a déclaré M. Spracklin. « À l'origine, lorsque nous avons conçu ce système, les ingénieurs avaient estimé que notre consommation d'énergie serait d'un MMBtu et demi. Le système Heatec HCS s'est révélé si efficace que nous n'utilisons en réalité qu'environ un tiers de l'énergie prévue. »

Un autre avantage du système à huile thermique Heatec HCS d'Astec pour SoMax est qu'il fonctionne à la fois au gaz naturel et à l'électricité.

« Sur certains projets sur lesquels nous travaillons, le gaz naturel n'est pas disponible, et le fait de pouvoir fonctionner à l'électricité est donc fantastique, a déclaré M. Spracklin. Pour certains de nos clients qui font appel à nous parce qu'ils sont soucieux des coûts et qu'ils veulent des solutions environnementales, le fait que nous puissions utiliser des énergies renouvelables pour le système Heatec HCS et éliminer toute consommation de combustibles fossiles dans notre processus est formidable. »

Le partenariat avec Astec s'étant déroulé de façon si harmonieuse à Phoenixville, SoMax cherche déjà à l'étendre à un autre projet en cours dans le Tennessee, car Astec peut aider à concevoir des solutions de bout en bout pour les installations qui cherchent à tirer parti de cette solution révolutionnaire.

« Je peux vous dire dès maintenant que le système à huile thermique Heatec HCS d'Astec a fonctionné à merveille, exactement comme prévu et comme promis », a déclaré M. Spracklin. « Nous n'avons rencontré aucun problème avec ce système. Travailler avec eux est un gage de qualité et leur réputation n'est plus à faire. »

À terme, à Phoenixville, ils espèrent utiliser son hydrochar pour la cogénération. La station d'épuration n'a utilisé le biogaz que pour le chauffage. L'hydrochar peut être chauffé et gazéifié, et le gaz peut alors alimenter un générateur. Phoenixville espère produire suffisamment d'hydrochar pour générer 153 % de la demande énergétique de la station d'épuration, ce qui reviendrait à revendre une grande quantité d'électricité au réseau électrique.