Fabriquer du carton recyclé et produire du biogaz, l’exemple de Smurfit-Kappa

Infos clés fiche de cas Maîtrise d’ouvrage industrielle – Chauffage à partir de biogaz – Matières premières : 368500 m3 d’eaux usées – Cocombustion avec du gaz naturel dans chaudière de 15 MW – Production de biogaz : 1,25 million m3/an – Investissement : 1,5 million € – Économie annuelle : 0,3 million € – Article de l’Agence locale de l’énergie des Ardennes (ALE 08)

Les papeteries génèrent de grandes quantités d’effluents riches en matières fermentescibles. Cette caractéristique peut être valorisée en méthanisation pour produire du biogaz et améliorer les capacités d’épuration.

La fabrication de papier et carton, même lorsqu’il s’agit de recyclage, est particulièrement  consommatrice d’eau pour la dilution de la pâte à papier, et d’énergie pour le séchage, le fonctionnement des machines, l’épuration des eaux. L’entreprise Smurfit-Kappa de Sault-Lès-Rethel produit quelques 65 000 tonnes de carton recyclé par an à partir de 67 000 tonnes récupérées. L’activité consomme 6,5 m3 d’eau par tonne traitée (soit 435 500 m3/an) générant un excédent de 5,5 m3 d’effluents à épurer. Les besoins en énergie représentent 120 millions de kWh : 100 millions de kWh gaz pour le séchage et 20 millions de kWh électriques pour les machines.

L’épuration des eaux résiduelles était initialement réalisée grâce à une lagune activée par aération forcée. En 2007, l’entreprise doit entreprendre des travaux pour répondre à de nouveaux critères réglementaires et de certification (ISO 14001). Il est décidé à cette occasion d’installer une unité de méthanisation permettant d’améliorer l’abattement de la charge organique des effluents, de réduire la pression d’épuration sur la lagune et de produire de l’énergie sous forme de biogaz.

L’installation de méthanisation

Les eaux chargées sont envoyées à raison de 40 m3/h dans une première cuve d’hydrolyse/acidogénèse de 160 m3, chauffée à 37/38 °C. Après un séjour d’1 à 2 heures, elles cheminent dans une seconde cuve de 400 m3 également chauffée où sont réalisées l’acétogénèse et la méthanogénèse (temps de séjour 10 à 12 h). L’installation traite ainsi 7 à 8 tonnes de DCO par jour (capacité jusqu’à 12 t DCO / jour) avec un taux d’abattement de la charge organique de 70 %, délicat à stabiliser. La production de biogaz est de 0,4 m3/kg de DCO abattue.

Après méthanisation, les effluents subissent encore une étape d’épuration dans une lagune (temps de séjour de 5 jours), puis sont envoyés dans un décanteur. Les eaux sont ensuite rejetées dans l’Aisne après contrôle et les boues sont épaissies par filtration, puis chaulées, avant d’être évacuées en épandage agricole ou en compostage.

La chaudière à gaz de Smurfit-Kappa à Sault-Lès-Rethel

Valorisation du biogaz

Le biogaz produit est envoyé dans un gazomètre avant d’être brûlé, en dilution avec du gaz naturel (4 % biogaz, 96 % gaz naturel), dans une chaudière de 15 MW. Son taux de méthane est d’environ 63,5 %. La production annuelle s’élève à environ 1 250 000 m3 (chiffre 2010). La substitution de gaz naturel par du gaz renouvelable engendre une économie annuelle de gaz à effet de serre de 737 tonnes équivalent CO2. En cas d’arrêt de la chaudière, une torchère peut être utilisée en secours pour éliminer le biogaz.

Aspect économique

L’installation de méthanisation a nécessité un investissement de 1,5 millions d’euros. Les économies générées sont estimées à 300 000 €/an. Elles portent sur la consommation de gaz réseau à hauteur de 15 000 € par mois. D’autres économies induites sont également à prendre en compte sur l’entretien et l’aération de la lagune, le volume de boues à chauler etc …

 

Frédéric DOUARD

Frédéric DOUARD : rédacteur en chef du magazine Bioénergie International, animateur du Portail francophone des bioénergies. Pour me contacter : fdouard arobase bioenergie-promotion.fr

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