Quelmes Energie, centrale biométhane du Pays de Saint-Omer équipée par Arol Energy

Article paru dans le Bioénergie International n°81 de novembre 2022

Site de production Quelmes énergie sous l’orage, photo Agriopale

La société a été créée par Édouard et Jacques-Antoine Dubreucq, exploitants agricoles sur la commune de Quelmes dans le Pas-de-Calais, et par la société Agriopale, basée à Cucq, également dans le Pas-de-Calais, une société née de l’association de six agriculteurs il y a vingt ans, et qui s’est spécialisée dans la valorisation des biomasses pour l’agriculture et l’énergie. Depuis septembre 2020, Quelmes Énergie injecte du biométhane sur la boucle du réseau GRDF de l’Agglomération du Pays de Saint-Omer, un territoire riche de 130 000 habitants.

Jacques-Antoine Dubreucq de Quemes Energie et François Dusannier d’Agriopale, photo Frédéric Douard

À l’origine du projet, Jacques-Antoine Dubreucq et son fils Edouard, agriculteurs à Quelmes, se sont rapprochés de la société Agriopale, basée non loin de chez eux, pour bénéficier de son expertise. Pour eux, la motivation était à la fois d’explorer une opportunité de diversification pour leur exploitation de taille moyenne, et le souhait de devenir autonome en amendements pour les cultures.

Un approvisionnement 100 % en sous-produits agroalimentaires

Si la famille Dubreucq dispose d’une exploitation agricole à Quelmes, l’EARL Dubreucq en polyculture et élevage n’élève que du gibier qu’elle commercialise au sein de la Faisanderie Dubreucq. Or ce type d’élevage ne génère quasiment pas d’effluents car réalisé en plein air. Par ailleurs, l’opportunité de cultiver des CIVE sur leurs terres a de son côté été écartée, car le climat local ne garantit pas des résultats réguliers en la matière. Agriopale a donc mis au point une ration sans aucune CIVE ou autre culture sur la base d’une ressource abondante dans cette région des Hauts-de-France, riche en industries alimentaires : les sous-produits agro-industriels.

Déchets de fruits et légumes chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Si bien entendu le panorama des produits possibles reste toujours ouvert, une liste déjà assez longue de matières était disponible dans un environ proche pour assurer une ration de méthaniseur : restes de cultures, de fruits et de légumes, lactosérum, soupes de déconditionnement, issues de céréales, amidon, pulpe de betterave, graisses, déchets d’abattoirs, de blé, de cellulose et de boissons…

À partir de ces ressources entièrement disponibles à moins de 40 km, le projet a démarré en déclaration à 10 000 tonnes par an. En 2022, il est passé en enregistrement à 20 000 tonnes par an afin d’atteindre l’objectif intermédiaire de 300 Nm³/h, ce qui représente l’ingestion journalière moyenne de 55 tonnes de matières dont 7 à 8 m³ d’eau.

Silo à intrants solides, séparateur de phase et matériel d’épandage du digestat chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Pour le stockage des intrants, le site dispose de 8 000 m² de silos à plat pour les solides et de cinq cuves enterrées et brassées en béton de 100 ou 200 m³ pour les liquides, dont une pour les produits animaux.

La production de biogaz

Elle est réalisée sur un terrain de deux ha à un kilomètre du village. Le montant de l’investissement s’élève à 4,5 millions € et a été réalisé en financement bancaire classique. En termes de conception de l’unité, Agriopale qui s’appuie sur ses douze années d’expérience en méthanisation, a apporté son modèle préféré qui est de disposer une fosse d’hydrolyse tampon avec en amont un broyeur avec piège à cailloux.

La cuve de prémélange de Quelmes énergie, photo Frédéric Douard

Le dispositif d’incorporation des solides comprend une trémie à fond mouvant de 90 m³, un BIG-Mix de Konrad Pumpe GmbH, un broyeur Premix et une cuve d’hydrolyse de 750 m³, enterrée et couverte par un toit béton. La trémie d’alimentation assure l’homogénéisation et le décompactage des solides. Le dépotage des produits est réalisé par un plancher à fond mouvant en acier inoxydable à commande hydraulique et reposant sur un fond recouvert de PVC. Elle dispose d’un système de commande et de contrôle du niveau de remplissage par ultrasons, ainsi qu’un dispositif de pesée et affichage de la charge. En sortie de trémie, les matières passent au broyeur où elles sont mélangées à du digestat liquide recirculé avant de rejoindre la cuve d’hydrolyse.

Trémie d’incorporation des solides et hygiéniseur chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Les matières animales quant à elles, qui disposent d’une cuve de stockage dédiée, passent automatiquement par un cycle d’hygiénisation, au rythme de deux à trois cycles par jour dans une cuve de 8 m³. Les matières rejoignent ensuite également la cuve d’hydrolyse. Les intrants liquides sont dirigés directement vers la même cuve par pompage.

Pompes Wangen de circulation du digestat chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Depuis la cuve d’hydrolyse, les matières sont rebroyées par une pompe dilacératrice et envoyées dans le digesteur. La matière y est agitée par deux agitateurs lents à pales et à arbre horizontal, et par deux agitateurs immergés sur mât. Le chauffage du digesteur et du post-digesteur à 40 °C se fait par circulation d’eau chaude dans des tuyaux en inox, et produite par une chaudière à biogaz et par la récupération de la chaleur des compresseurs.

Le site Quelmes énergie avec depuis la droite ses cuves à intrants liquides, sa cuve de prémélange, son premier digesteur, son incorporateur et son hygiéniseur, photo Frédéric Douard

Le digesteur, et le post-digesteur disposent chacun d’un volume de 2 400 m³. La cuve de stockage fait quant à elle 3 900 m³. Les trois cuves sont couvertes par une double membrane faisant office de gazomètre, les deux tiers du gaz étant récupérés au-dessus du digesteur. Le temps de séjour moyen est de 80 jours et la biologie est suivie par Agriopale.

La plateforme de séparation de phase du digestat chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

D’un point de vue organisation du travail, Agriopale a souhaité mutualiser ses ressources humaines pour son secteur méthanisation et a embauché Cédric Maubuisson, titulaire d’un diplôme universitaire en méthanisation obtenu à Bar-le-Duc, et qui est responsable d’exploitation pour trois sites : Chacé près de Saumur, Quelmes Énergie et Landacres Énergie dans le Pas-de-Calais. Chaque site dispose d’un responsable à demeure et Cédric chapeaute le tout. D’autres personnes au sein d’Agriopale apportent également leurs compétences au bon fonctionnement des sites : Christophe Evrard pour les approvisionnements et la biologie, et Camille Dusannier pour la partie réglementaire. Cette optimisation permet de faire fonctionner trois sites avec cinq équivalents temps pleins. Les grosses tâches de maintenance sont sous-traitées à la société Biogaz Pro.

Arol Energy et Agriopale, une histoire qui continue

Avec Quelmes Energie, le partenariat entre Agriopale et Arol Energy en était à sa deuxième réalisation après celle de Saumur Energie Verte en 2020 à Chacé dans le Maine-et Loire. Une troisième installation s’est également concrétisée en 2021 dans le Boulonnais à Isques avec Landacres Energie.

Le module d’épuration du biométhane, photo Frédéric Douard

L’unité de purification installée à Quelmes est donc de conception et de fabrication françaises. D’une capacité de 300 Nm³/h de biométhane, elle est dimensionnée pour pouvoir évoluer vers une capacité de 400 Nm³/h par simple ajout de membranes.

Membranes de purification du biométhane chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Le système de supervision avec contrôle à distance a permis à Arol Energy en octobre 2021 de faire passer cette unité du gaz B au gaz H depuis ses locaux au Bourget-du-Lac. Au-delà du suivi quotidien des performances en temps réel, Arol Energy déploie actuellement un outil Big data pour l’archivage et le traitement de ces données pour optimiser les performances dans le temps. Si le diagnostic à distance fait état d’une intervention sur site, deux techniciens sont basés dans le Nord de la France pour intervenir rapidement.

Cette unité fait partie de la dizaine de projets en opération et réalisation dans les Hauts-de-France. À l’échelle nationale, ce sont 36 unités Arol Energy qui injectent du biométhane dans les réseaux avec ses produits AE-COMPACT et AE-MEMBRANE qui mettent en œuvre les membranes PRISM® d’Air Products et également son produit AE-AMINE.
En effet, Arol Energy propose une seconde technologie d’épuration par lavage aux amines. C’est la seule technologie permettant de décarboner le biogaz à pression atmosphérique. Elle présente ainsi la plus faible consommation électrique (< 0,15 kWél/Nm³ de biogaz brut valorisé sur un réseau à basse pression) tout en assurant le meilleur rendement épuratoire du marché (99,9 %) grâce à son solvant unique. Les technologies commercialisées par Arol Energy permettent de garantir le respect des dernières réglementations applicables en termes de rendement épuratoire (99,5 %), tout en garantissant la pureté du gaz H et des performances énergétiques optimales.

L’une de deux cuves de traitement du biogaz au charbon actif chez Quelmes Energie, photo Frédéric Douard

Contacts :

Frédéric Douard, en reportage à Quelmes


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