Etude comparative des dangers et des risques liés au ... · ... GAZ NATUREL ET GAZ DE PÉTROLE ......

RAPPORT DrsquoEacuteTUDE 100 42 0 0 6Ndeg 46032

Etude comparative des dangers et des risqueslieacutes au biogaz et au gaz naturel

DRA 32

Reacutef INERIS ndash DRA ndash Ndeg 46032 ndash 2006-JBrBiogaz1 sur 34

Etude comparative des dangers et des risques

lieacutes au biogaz et au gaz naturel

PARIS (75)

Ministegravere de lrsquoEcologie et du Deacuteveloppement Durable

J BROZ

Reacutef INERIS ndash DRA ndash Ndeg 46032 ndash 2006-JBrBiogaz1Page 2 sur 38

PREacuteAMBULELe preacutesent rapport a eacuteteacute eacutetabli sur la base des informations fournies agrave lINERIS desdonneacutees (scientifiques ou techniques) disponibles et objectives et de lareacuteglementation en vigueurLa responsabiliteacute de lINERIS ne pourra ecirctre engageacutee si les informations qui lui onteacuteteacute communiqueacutees sont incomplegravetes ou erroneacuteesLes avis recommandations preacuteconisations ou eacutequivalent qui seraient porteacutes parlINERIS dans le cadre des prestations qui lui sont confieacutees peuvent aider agrave la prisede deacutecision Etant donneacute la mission qui incombe agrave lINERIS de par son deacutecret decreacuteation lINERIS nintervient pas dans la prise de deacutecision proprement dite Laresponsabiliteacute de lINERIS ne peut donc se substituer agrave celle du deacutecideurLe destinataire utilisera les reacutesultats inclus dans le preacutesent rapport inteacutegralement ousinon de maniegravere objective Son utilisation sous forme dextraits ou de notes desynthegravese sera faite sous la seule et entiegravere responsabiliteacute du destinataire Il en est demecircme pour toute modification qui y serait apporteacuteeLINERIS deacutegage toute responsabiliteacute pour chaque utilisation du rapport en dehorsde la destination de la prestation

Reacutedaction Veacuterification Approbation

NOM JBROZ DGASTON BFAUCHER

Qualiteacute Deacuteleacutegueacute Appui agravelrsquoAdministration agrave la Direction

des Risques Accidentels

Directeur Adjoint de laDirection des Risques

Accidentels

Directeur de la Directiondes Risques Accidentels

Visa


TABLE DES MATIERES

1 REacuteSUMEacute 5

2 INTRODUCTION 7

3 MEacuteTHODOLOGIE 8

4 INSTALLATIONS DE COMBUSTION 9

5 PRODUCTION DES BIOGAZ 10

51 LA DEacuteGRADATION ANAEacuteROBIE 10

52 INSTALLATIONS DE PRODUCTION 10

6 COMPOSITION DES BIOGAZ ET GAZ NATURELS 12

61 CARACTEacuteRISTIQUES GEacuteNEacuteRALES DES BIOGAZ 12

611 Gaz inflammables 12

612 Gaz inertes et gaz toxiques 12

62 COMPOSITION DES BIOGAZ SELON LES FILIEgraveRES DE PRODUCTION 13

63 CARACTEacuteRISTIQUES DES GAZ NATURELS APREgraveS TRAITEMENT 16

7 DANGERS ET RISQUES LIEacuteS AUX BIOGAZ 17

71 IDENTIFICATION DES DANGERS ET DES RISQUES CONCERNANT LES BIOGAZ 17

72 LIMITES DrsquoINFLAMMABILITEacute DES BIOGAZ 18

73 COMPARAISON ENTRE BIOGAZ GAZ NATUREL ET GAZ DE PEacuteTROLE 19

8 ACCIDENTOLOGIE ET RETOUR DrsquoEXPERIENCE 20

81 CENTRES DrsquoENFOUISSEMENT TRANSPORTS DE DEacuteCHETS INSTALLATIONS DE BIOGAZ 20

811 Inventaire (non exhaustif) des accidents de la base aria 20

812 Reacutesultats drsquoune recherche sur Internet 21

813 Retour drsquoexpeacuterience CercharIneris 21

814 Donneacutees du Club Biogaz 22


82 INSTALLATIONS DE GAZ NATUREL 22

9 REacuteGLEMENTATION EN VIGUEUR 23

91 TEXTES RELATIFS AUX INSTALLATIONS DE COMBUSTION 23

92 APPROCHE REacuteGLEMENTAIRE DANS LA COMMUNAUTEacute EUROPEacuteENNE 24

93 TEXTE SPEacuteCIFIQUE AUX BIOGAZ 25

94 DIRECTIVES SUR LrsquoINJECTION DE BIOGAZ DANS LE REacuteSEAU DE GAZ NATUREL 26

10 DISPOSITIONS DE SEacuteCURITEacute 28

101 PREacuteVENTION DES ZONES DANGEREUSES (EXPLOSION TOXICITEacute POLLUTION) 28

102 DEacuteTECTION DES FUITES ET DES REJETS DE POLLUANTS 28

103 SEacuteCURITEacute DES CANALISATIONS DE TRANSPORT DE BIOGAZ 29

104 TRAITEMENT DES BIOGAZ ET GAZ NATURELS 30

1041 Techniques drsquoeacutepuration des biogaz 30

1042 Traitement du gaz naturel 30

105 SEacuteCURITEacute DES INSTALLATIONS DE VALORISATION DES BIOGAZ 31

1051Valorisation thermique des biogaz 31

1052 Valorisation eacutelectrique des biogaz 31

1053 Cogeacuteneacuteration 32

1054 Injection de biogaz dans le reacuteseau de gaz naturel 32

1055 Production de carburant 33

11 CONCLUSION 34

12 BIBLIOGRAPHIE 35

13 LISTE DES ANNEXES 38


1 RESUMELrsquoensemble des deacutechets organiques produit lors de sa deacutecomposition drsquoeacutenormesquantiteacutes de meacutethane et de gaz carbonique Ces gaz contribuent agrave lrsquoaugmentationde lrsquoeffet de serreLa meacutethanisation est une activiteacute de deacutepollution car elle apporte une reacuteponseeacutenergeacutetique et eacutecologique au problegraveme du traitement des deacutechets organiques Enbrucirclant le biogaz issu de la meacutethanisation reacuteduit en effet de 20 fois la pollution desgaz issus de la fermentationDans ce contexte il existe depuis 1990 une obligation reacuteglementaire de brucircler lebiogaz en torchegravere agrave moins qursquoil puisse ecirctre valoriseacute dans des installations decombustion notamment A lrsquoheure actuelle la meacutethanisation nrsquoest pas unetechnique marginale mais le deacuteveloppement de lrsquoexploitation du biogaz est freineacutepar des contraintes en matiegravere de reacuteglementation ICPE La circulaire du 10deacutecembre 2003 reacuteaffirme agrave ce titre le classement dans la rubrique 2910 B Leclassement srsquoavegravere au final plus seacutevegravere pour le biogaz (demande drsquoautorisation)que pour le gaz naturel (reacutegime de deacuteclaration) dans le cas des installations decombustion allant jusqursquoagrave 20 MWPour faire eacutevoluer eacuteventuellement la reacuteglementation le MEDD a demandeacute agravelrsquoINERIS dans le cadre du programme de recherche DRA 32 de dresser un eacutetatdes connaissances sur les dangers et sur les risques lieacutes au biogaz Lrsquoeacutetude a eacuteteacutemeneacutee par comparaison avec les combustibles gazeux classiques (gaz naturelsgaz de peacutetrole) en vue drsquoapporter un appui technique agrave lrsquoAdministration sur lapertinence de classer ou non le biogaz dans la rubrique 2910 A pour lesinstallations de combustion de 2 agrave 20MWthLrsquoeacutetude a permis de constater quelques diffeacuterences significatives entre le biogaz etles autres combustibles qui ne neacutecessitent neacuteanmoins agrave notre sens que deprendre des preacutecautions particuliegraveres lorsqursquoelles apparaissent comme pouvantecirctre preacutejudiciables

- Les niveaux de dangers et de risques potentiels drsquoincendie et drsquoexplosionlieacutes au biogaz sont tout au plus du mecircme ordre de grandeur et dans laplupart des cas mecircme moins eacuteleveacutes que ceux des gaz naturels etpeacutetroliersCette observation reacutesulte de la teneur en meacutethane qui se situegeacuteneacuteralement entre 50 et 70 dans le biogaz (de 70 agrave 100 dans lesautres gaz) et agrave la preacutesence drsquoune proportion pouvant ecirctre importante dedioxyde de carbone (risque potentiel drsquoasphyxie)

- Les risques drsquointoxication avec le biogaz brut se rapportent surtout agrave lapreacutesence drsquohydrogegravene sulfureacute qui peut exister en quantiteacute importante cecieacutetant aussi le cas pour le gaz de Lacq non eacutepureacute par exemplePour atteindre un meilleur niveau de seacutecuriteacute le biogaz peut ecirctre soumisaux mecircmes preacutecautions drsquousage que celles qui sont appliqueacutees au gaznaturel crsquoest-agrave-dire agrave un traitement systeacutematique en amont de touteinstallation destineacute agrave eacuteliminer en particulier les produits soufreacutes


Le cas du biogaz est toutefois plus complexe que celui du gaz naturel pour lesraisons suivantes

- Les compositions du biogaz peuvent varier eacutenormeacutement dans une mecircmefiliegravere de production drsquoun site agrave un autre ou bien mecircme encore sur un mecircmesite drsquoune peacuteriode donneacutee agrave une autre

La bibliographie indique quelques tendances qui ne se recoupent pas toutes agraveproprement parler avec les reacutesultats des mesures de lrsquoINERIS ougrave des eacutecartsparfois tregraves importants ont eacuteteacute releveacutes dans une mecircme filiegravere de production (casde la teneur en H2S en particulier) Il nrsquoest donc pas possible de diffeacuterencieraujourdrsquohui les filiegraveres dans lrsquoeacutetat actuel des donneacutees en notre possession

- Le biogaz non suffisamment eacutepureacute peut contenir des eacuteleacutements toxiquesdivers contrairement au gaz naturel soit sous forme de traces soit enquantiteacutes pouvant preacutesenter un danger (produits de combustion deacutepassantles seuils critiques reacuteglementaires)

Cette possibiliteacute conduit agrave dire qursquoil srsquoavegravere neacutecessaire de prendre desdispositions pour connaicirctre la composition complegravete du biogaz agrave lrsquoorigine(lrsquoestimation des produits de combustion eacutetant un exercice deacutesormais connu)afin de proceacuteder agrave une eacutepuration adapteacutee du biogaz avant son utilisation ouen tout eacutetat de cause pour maicirctriser les rejets

Dans lrsquoeacutetat actuel des connaissances il peut ecirctre dit que les dangers et les risquesdits accidentels lieacutes au biogaz correctement eacutepureacute srsquoapparentent agrave ceux inheacuterentsau gaz naturel ceci moyennant naturellement la prise en compte non seulementde mesures et de moyens adapteacutes aux cas des gaz en geacuteneacuteral mais aussi dedispositions speacutecifiques au biogaz (exemples de la protection pare-flamme descanalisations et autres indiqueacutes dans lrsquoexposeacute et les annexes)Les reacutesultats des mesures reacutealiseacutees sur divers sites par lrsquoINERIS permettent dedire que les teneurs en poussiegraveres et en meacutetaux lourds ne sont pas significativesLrsquoanalyse des dangers et des risques lieacutes au biogaz brut est drsquoun autre ordre carelle impose de prendre en compte dans ce cas preacutecis les risques sanitairesLrsquoaspect toxiciteacute constitue le point le plus sensible Lrsquoaccidentologie le montredrsquoailleurs en soulignant que les cas les plus graves sont dus aux deacutegagementsdrsquohydrogegravene sulfureacute dans les deacutecharges crsquoest-agrave-dire au niveau de la production dubiogaz les accidents eacutetant toujours mortelsPour ecirctre plus seacutelective la preacutesente analyse des dangers et des risques lieacutes aubiogaz pourrait ecirctre compleacuteteacutee par des campagnes de mesures sur sites en vuede servir drsquoindicateur sur les caracteacuteristiques du biogaz et son eacutevolution danschacune des filiegraveres de production en particulier


2 INTRODUCTIONSelon la circulaire biogaz du 10 deacutecembre 2003 la reacuteglementation applicable agravelrsquoutilisation du biogaz a tendance agrave assimiler le biogaz agrave du gaz naturel et agrave undeacutechet sans tenir compte de ses speacutecificiteacutes ce qui incite plutocirct au torchage dubiogaz produit qursquoagrave sa valorisation[1]

En 2004 un arrecircteacute du Ministegravere de lrsquoEcologie et du Deacuteveloppement Durableassouplit sensiblement lrsquoencadrement reacuteglementaire des installations decombustion de biogaz et rend les conditions drsquoexploitation de ces installations pluspraticables[2] Il nrsquoen reste pas moins vrai que lrsquoutilisation de biogaz dans lesinstallations de combustion de 2 agrave 20 MWth sont soumises agrave lrsquoheure actuelle aureacutegime drsquoautorisation (rubrique 2910-B de la nomenclature IC) alors que lesinstallations similaires utilisant des combustibles conventionnels sont exploiteacuteessous le reacutegime de la deacuteclaration (rubrique 2910-A)Or le deacutebat sur lrsquoeacutenergie met lrsquoaccent sur lrsquointeacuterecirct drsquoencourager la valorisationthermique du biogazDans ce contexte le Ministegravere de lrsquoEcologie et du Deacuteveloppement Durable aconfieacute agrave lrsquoINERIS une eacutetude sur les risques lieacutes agrave lrsquoutilisation du biogaz dans lesinstallations de combustion par rapport au gaz naturel Lrsquoobjectif est de fournir leseacuteleacutements neacutecessaires pour une prise de deacutecision sur les possibiliteacutes derelegravevement du seuil drsquoautorisation utilisant ce type de combustible (actuellementde 01 MWth pour le biogaz et de 20 MWth pour le GN)[3]

Lrsquoeacutetude a eacuteteacute meneacutee sur la base drsquoun cahier des charges qui a eacuteteacute deacutefini par leMEDD Conformeacutement agrave la demande du MEDD elle ne prend en compte que lesrisques accidentels les risques sanitaires sont donc exclus de lrsquoeacutetude[4]


3 METHODOLOGIELrsquoeacutetude a eacuteteacute reacutealiseacutee agrave partir drsquoune recherche bibliographique et drsquoune synthegravesedes travaux que lrsquoINERIS effectue sur le biogaz pendant ces derniegraveres anneacutees enparticulier en matiegravere de mesures sur siteLrsquoeacutetude repose eacutegalement sur des informations qui ont eacuteteacute recueillies le 13 juillet2005 aupregraves de MSERVAIS Deacuteleacutegueacute Geacuteneacuteral du Club Biogaz de lrsquoAssociationTechnique Energie Environnement (ATEE) qui regroupe des professionnels et desspeacutecialistes de la production de biogaz

Quelques eacuteleacutements trouveacutes sur le net complegravetent notre recherche drsquoinformationsDe faccedilon geacuteneacuterale il ressort que les sources bibliographiques donnent peu derenseignements permettant de couvrir les diffeacuterentes filiegraveres de production et parvoie de conseacutequence les caracteacuteristiques des biogaz produits


4 INSTALLATIONS DE COMBUSTIONLes installations de combustion consideacutereacutees dans lrsquoeacutetude sont les chaudiegraveres de 2agrave 10 MWth et de 10 MWth agrave 20 MWth les turbines moteurs et torchegraveres de 2MWth agrave 20 MWthLa figure 1 montre le principe de mise en œuvre drsquoappareils agrave gaz dans desinstallations industrielles

Figure 1 Installation de cogeacuteneacuteration agrave partir de gaz naturel

La reacuteglementation concernant les rejets des gaz de combustion dans lrsquoatmosphegravereest deacuteveloppeacutee au chapitre 9


5 PRODUCTION DES BIOGAZEn preacuteambule il convient de souligner que le biogaz faisant lrsquoobjet de lrsquoeacutetude serapporte uniquement agrave des meacutelanges gazeux contenant du meacutethane et du dioxydede carbone (CH4 - CO2) Le terme laquo biogaz raquo est utiliseacute parfois pour drsquoautrescompositions (par exemple CO - H2) qui se trouvent donc exclues de lrsquoeacutetudePour la production dudit biogaz il existe deux grandes familles le biogaz dedeacutecharge et le biogaz de meacutethaniseur[6]

Le biogaz est obtenu agrave partir drsquoune deacutegradation en absence totale drsquooxygegravene(deacutegradation anaeacuterobie) Sa production deacutepend de la qualiteacute de la densiteacute et dutaux drsquohumiditeacute de la source ou du substrat

51 LA DEGRADATION ANAEROBIE

La deacutegradation anaeacuterobie est caracteacuteriseacutee par la formation de biogaz et delixiviats Lrsquoeacutenergie deacutegageacutee est plus faible que dans le cas drsquoune deacutegradationaeacuterobie (en preacutesence drsquooxygegravene)La fermentation anaeacuterobie comprend quatre eacutetapes lrsquohydrolyse lrsquoacidogeacutenegraveselrsquoaceacutetogeacutenegravese et la meacutethanogeacutenegraveseLes critegraveres requis pour la meacutethanogeacutenegravese sont

- des conditions anaeacuterobies strictes- un pH voisin de la neutraliteacute- lrsquohumiditeacute 40 - 80- une tempeacuterature optimale 35degC ndash 45degC

Les composeacutes parasites du biogaz sont la production de H2S par des bacteacuteriessulfato- reacuteductrices et la production de NH3 par des deacutechets trop riches en azote

52 INSTALLATIONS DE PRODUCTION

Dans le cas des deacutecharges on estime que les eacutequipements des sites permettentde capter 85 agrave 90 des biogaz produitsLes biogaz des deacutecharges proviennent essentiellement de deacutechets meacutenagers etindustriels de classe 2 (la classe 1 se rapportant agrave des deacutechets dangereux et laclasse 3 agrave des produits inertes ne produisant pas de biogaz) Les biogaz desdeacutecharges correspondent agrave une production de lrsquoordre de 750 000 t de meacutethanepar an

Concernant la meacutethanisation on distingue quatre origines de matiegraveres premiegraveres - des boues de stations drsquoeacutepuration urbaines de lrsquoordre de 140 installations

en fonctionnement en France- des boues de traitement des eaux industrielles provenant drsquoindustries

drsquoindustries chimiqueshellip et traiteacutees actuellement dans environ 110installations en France

- des ordures meacutenagegraveres dont la composition est proche des deacutechets endeacutecharges


- des reacutesidus de produits agricoles (deacutejections animales lisierseacutecoproduitshellip)

Figure 2 Exemple drsquoune installation de meacutethanisation


6 COMPOSITION DES BIOGAZ ET GAZ NATURELSLa composition des biogaz deacutepend de lrsquoorigine des produits stockeacutes et desconditions de traitementDe faccedilon globale les biogaz contiennent comme composant principal du meacutethanedu dioxyde et du monoxyde de carbone de lrsquohydrogegravene sulfureacute et de lrsquoeau Selonleur provenance ils peuvent aussi contenir des quantiteacutes variables drsquoazotedrsquooxygegravene drsquoaromatiques de composeacutes organo-halogeacuteneacutes (chlore et fluor) et desmeacutetaux lourds (ces trois derniegraveres familles chimiques eacutetant preacutesentes agrave lrsquoeacutetat detraces)Les ordres de grandeur indiqueacutes ci-apregraves reposent pour lrsquoessentiel sur desdonneacutees qui ont eacuteteacute communiqueacutees par le Deacuteleacutegueacute Geacuteneacuteral du Club Biogaz (CSERVAIS) lors drsquoun entretien agrave lrsquoINERIS le 13 juillet 2005 et sur des reacutesultats demesures qui ont eacuteteacute effectueacutees par lrsquoINERIS

61 CARACTERISTIQUES GENERALES DES BIOGAZ

Quelles que se soient leurs origines les biogaz contiennent des gaz inflammablesetou toxiques

611 Gaz inflammablesDans le cas des deacutecharges les concentrations en meacutethane (CH4) repreacutesentententre 45 et 65 du volume de biogaz produitDans le cas des meacutethaniseurs les concentrations en meacutethane repreacutesentent entre45 et 95 du volume de biogaz produitLes autres gaz combustibles (hydrocarbures hydrogegravene sulfureacutehellip) nrsquoeacutelegravevent pasde faccedilon significative la concentration en gaz inflammables dans les biogaz

612 Gaz inertes et gaz toxiquesLes concentrations en gaz inertes (N2hellip) et en gaz toxiques (H2Shellip) sontvariables selon la composition agrave lrsquoorigine des deacutechetsLe deacutegagement en grande quantiteacute de gaz inertes dans lrsquoatmosphegravere conduit agraveune dilution de lrsquoair donc agrave une diminution de la concentration en oxygegravene Sicette diminution est importante (teneur en oxygegravene de lrsquoordre de 10 agrave 12 ) ilexiste alors un risque drsquoasphyxie Rappelons que la teneur minimale reacuteglementaireen oxygegravene dans un lieu de travail est de 19 Les risques drsquointoxication concernent principalement (hors particules) lrsquohydrogegravene sulfureacute le monoxyde et le dioxyde de carbone les composeacutesorganiques volatils (COV)Pour ce qui concerne les COV des mesures effectueacutees par lrsquoINERIS sur sitemontrent que hors cas particuliers (preacutesence de deacutechets industriels speacuteciauxhydrocarbures solvants hellip) ils ne peuvent preacutesenter un risque qursquoagrave des teneursgeacuteneacuteralement rencontreacutees dans le biogaz non dilueacuteLe dioxyde de carbone varie quant agrave lui entre 5 et 50 les teneurs les pluseacuteleveacutees (proches de 50 ) se rapportent surtout au cas des deacutecharges


La production drsquohydrogegravene sulfureacute (H2S) peut varier fortement pour sa part drsquountype de production agrave lrsquoautre

- de 80 agrave 1500 mgm3 concernant les deacutecharges (la production courante sesituant entre 200 mgm3 et 400 mgm3 )

- de quelque milligrammes par megravetres cubes agrave 1500 mgm3 pour letraitement des boues de station drsquoeacutepuration urbaines en meacutethaniseur(lrsquoordre de grandeur le plus freacutequemment constateacute est drsquoenviron 800mgm3 )

- de 400 mgm3 agrave 8000 mgm3 dans le cas de traitement de deacutejectionsanimales en meacutethaniseur

- lrsquoeacutemission drsquohydrogegravene sulfureacute peut ecirctre extrecircmement eacuteleveacutee dans le casde produits chimiques ce qui neacutecessite drsquoecirctre tregraves vigilant et de suivrereacuteguliegraverement agrave partir de mesures adapteacutees la composition du biogazprovenant de deacutechets des industries chimiques

Les autres polluants peuvent ecirctre des COV et des meacutetaux lourds Mecircme sousforme drsquoeacuteleacutements traces la preacutesence drsquohalogeacutenures drsquohydrocarbures et decomposeacutes organomeacutetalliques (siloxanes nocifs) peut engendrer agrave long terme unpheacutenomegravene de corrosion en raison de la production drsquoacides halogeacuteneacutes et desilice (abrasion des surfaces meacutetalliques de moteur encrassement de bougiesdysfonctionnement de soupapeshellip)Des reacutesultats de mesures qui ont eacuteteacute reacutealiseacutees par lrsquoINERIS (teneurs en COVhalogeacuteneacutes soufreacutes HAP meacutetaux lourdshellipdes biogaz) figurent agrave lrsquoannexe 1

62 COMPOSITION DES BIOGAZ SELON LES FILIERES DE PRODUCTION

Le tableau 1 indique agrave titre drsquoexemple la composition moyenne de trois sortes debiogaz issus de trois filiegraveres diffeacuterentes[7]

- la fermentation spontaneacutee au sein drsquoune deacutecharge eacutequipeacutee drsquouneaspiration du biogaz (BIOGAZ 1)

- une installation de meacutethanisation drsquoordures meacutenagegraveres (BIOGAZ 2)- une installation de meacutethanisation drsquoeffluents industriels de type distillerie

(BIOGAZ 3)


Composants majeursdes biogaz

BIOGAZ 1 BIOGAZ 2 BIOGAZ 3

()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400

Aromatiques 1 0-200 0

Organo-halogeacuteneacutes 0-100 100-800 0

Tableau 1 Donneacutees du Club Biogaz

Avec lrsquoaide du Club Biogaz et en accord avec les repreacutesentants du Ministegravere delrsquoEnvironnement de lrsquoeacutepoque (MATE) lrsquoINERIS a reacutealiseacute une campagne decaracteacuterisation de divers biogaz Les reacutesultats qui ont eacuteteacute obtenus sur six sitesdiffeacuterents figurent dans le tableau 2

Site 1 Site 2 Site3 Site 4 Site 5 Site 6Composantsmajeurs des

biogaz Industriepapetiegravere

CET STEP Centre de tri etcompostage

Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29

S eacutequivalentH2S (ppm)

720 160 18 280 1510 3150

Tableau 2 Reacutesultats de lrsquoINERIS

Les concentrations en CH3SH eacutethylmercaptan dimeacutethylsulfure CS2 thiophegravene etdimeacutethyldisulfure sont infeacuterieures agrave 1 ppbLes reacutesultats des mesures appellent de notre part les commentaires suivants auregard des conclusions drsquoune eacutetude bibliographique qui a eacuteteacute reacutealiseacutee en parallegravelepar lrsquoINERIS


- Pour le CET les concentrations en CH4 et CO2 sont plus fortes que cellestrouveacutees dans la bibliographie ce qui srsquoexplique par une teneur en N2 tregravesfaible par rapport agrave la concentration moyenne trouveacutee dans la bibliographie(11 au lieu de 20) La teneur en H2S est proche de la moyenne desCET

- Pour les STEP les concentrations mesureacutees des composeacutes principaux(CO2 CH4) correspondent tout agrave fait aux valeurs de la bibliographie Lesreacutesultats obtenus montrent que la teneur en produit soufreacute estextrecircmement variable drsquoun site agrave lrsquoautre comme indiqueacute dans labibliographie

- Les teneurs en CH4 CO2 et H2S du biogaz de papeterie sont conformesaux donneacutees de la bibliographie

- Pour lrsquoeacutelevage porcin une teneur en CH4 leacutegegraverement plus faible que celleattendue (646 pour 66-69) ainsi que pour CO2 (247 pour 30-34)reacutesultent de la teneur assez forte en N2 (56)

Ces constats soulignent la diversiteacute de composition des biogaz au sein mecircmedrsquoune filiegravere de production Il existe une dispersion importante qui ne permet pasde proceacuteder agrave un classement des biogaz selon leur provenance A titre drsquoexemplele tableau 2 met en exergue des valeurs tregraves diffeacuterentes concernant le soufre entredeux stations drsquoeacutepuration (soit en eacutequivalent soufre 18 ppm pour le site 3 et 3150ppm pour le site 6)Ces observations sont renforceacutees par les reacutesultats de mesures sur drsquoautrescomposants ougrave il ressort que les concentrations en Cl F et S peuvent ecirctre maisde maniegravere aleacuteatoire tregraves importantes comme il ressort dans le tableau 3

Site 1 Site 2 Site3 Site 4 Site 5 Site 6+Composants desbiogaz

(mgm3)Industriepapetiegravere


Elevageporcin

STEP

Benzegravene lt 0 17 35 lt 017 lt 017 lt 017 lt 017Toluegravene 82 123 08 411 lt 021 lt 021Ethylbenzegravene 95 57 lt 024 lt 024 lt 024 lt 024Xylegravenes lt 023 47 lt 023 lt 023 lt 023 lt 023Dichlobenzegravene lt 33 66 lt 033 lt 033 lt 033 lt 033

Dichlomeacutethane lt 008 02 lt008 lt 008 lt 008 lt 008Dichloroeacutethylegravene 0025 lt 0006 lt 0006 lt 0006 lt 0062Trichloroeacutethylegravene 352 153 1174 528 352 881Teacutetrachloroeacutethylegravene 148 208 519 74 148 741Freacuteons 246 215 18 123 98 74Cl- 25 450 lt 10 400 250 800F- 225 200 lt 20 lt 20 225 300

S 975 200 25 370 2000 3750

Tableau 3 Teneurs en COV halogeacuteneacutes et soufreacutes des biogaz en mgm3


A noter qursquoil y a peu de donneacutees qui permettent drsquoappreacutehender par ailleurslrsquoeacutevolution de la composition des biogaz au fil du tempsLrsquoazote est toutefois un bon indicateur absent lors de la phase anaeacuterobie demeacutethanisation lrsquoazote est preacutesent dans des proportions supeacuterieures agrave 4 fois lateneur en oxygegravene en deacutebut et en fin de vie drsquoune deacutecharge Il semble doncraisonnable de consideacuterer qursquoil puisse y avoir une forte variation de la compositiongazeuse pendant le cycle de vie des biogaz

63 CARACTERISTIQUES DES GAZ NATURELS APRES TRAITEMENT

Les gaz naturels ont une composition diffeacuterente selon leur provenance commelrsquoindique les donneacutees du tableau 4A noter que le gaz de Groningue (Pays Bas) se distingue par sa teneur eacuteleveacutee enazote Le gaz de Lacq contient quant agrave lui une quantiteacute importante de produitssoufreacutes (selon les donneacutees bibliographiques la teneur en H2S peut atteindre 15 en volume [23])

Composition( vol)

Lacq Groningue Mer duNord (apregraves

transit)

Russie(apregravestransit)

Algeacuterie(par Fos)

Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -

Tableau 4 Composition des gaz naturels distribueacutes en France


7 DANGERS ET RISQUES LIES AUX BIOGAZLrsquoeacutevaluation porte sur lrsquoidentification des dangers et des risques lieacutes aux biogazsur les limites drsquoinflammabiliteacute de compositions CH4-CO2 variant de 60-40 agrave 50-50et des principaux eacuteleacutements gazeux

71 IDENTIFICATION DES DANGERS ET DES RISQUES CONCERNANT LES BIOGAZ

La production et la valorisation de biogaz comportent les dangers et les risquesprincipaux suivants

- Incendieexplosion de meacutelange meacutethaneair le meacutelange eacutetant dangereuxlorsque la concentration de meacutethane dans lrsquoair se situe entre 5 et 15 vol

- Intoxicationasphyxie inheacuterente agrave la preacutesence drsquohydrogegravene sulfureacute et dedioxyde de carbone ces gaz plus lourds que lrsquoair srsquoaccumulantnaturellement en partie basse des installations et de toutes autresconstructions environnantes (cuves puits reacuteservoirs fosses caveshellip)

Les fuites de biogaz (ou eacutemissions incontrocircleacutees agrave lrsquoair libre de gaz combustible ettoxique) eacutelegravevent neacutecessairement les niveaux des risques associeacutes Dans cecontexte il existe des situations sensibles qui deacutependent des caracteacuteristiquesintrinsegraveques des biogaz et donc drsquoactions combineacutees ou non de certainscomposants

- formation de condensation dans les canalisations obstruction possible desconduites et corrosion due aux composants agressifs du biogaz

- soufflage de flamme molle pendant une combustion selon les ratios gazcombustiblegaz neutre ou inerte ce qui requiert des mesures preacuteventiveset une vigilance particuliegravere (reacutegulation du processus de fabrication dubiogaz protection des installations brucircleurs speacutecifiqueshellip)

Vis-agrave-vis du risque incendieexplosion les sources possibles drsquoinflammation desbiogaz sont les mecircmes que dans le cas des autres gaz combustibles (gaz naturelbutane propanehellip)La dangerositeacute des gaz neutres ou inertes (N2 CO CO2) deacutepend desconcentrations du milieu En matiegravere de risque drsquointoxicationasphyxie la toxiciteacutede lrsquohydrogegravene sulfureacute occupe une place importante du fait que les teneurs en H2Speuvent varier dans de fortes proportionsLes risques lieacutes agrave lrsquohydrogegravene sulfureacute sont particuliegraverement insidieux car si undeacutegagement de H2S est facilement deacutetectable agrave une concentration de 005ppm lenerf olfactif se paralyse degraves que la concentration atteint 50 agrave 150 ppm Un œdegravemepulmonaire peut survenir agrave une concentration de 300 ppm et une perte deconnaissance rapide peut ecirctre provoqueacutee par une concentration de plus de500ppmLa toxiciteacute importante du H2S srsquoexplique par le fait qursquoil agit sur lrsquoorganisme parplusieurs meacutecanismes Les symptocircmes progressent de lrsquoirritation locale desmuqueuses ceacutephaleacutees nauseacutees eacutetourdissements et dyspneacutee agrave lrsquoœdegravemepulmonaire hypotension arythmie cardiaque convulsions coma et mortLrsquoexposition agrave des concentrations eacuteleveacutees entraicircne une perte de conscience enquelques secondes et le deacutecegraves peut survenir tregraves rapidement


72 LIMITES DrsquoINFLAMMABILITE DES BIOGAZ [11]

Pour une composition CH4-CO2 variant de 60-40 agrave 50-50 les limites infeacuterieure etsupeacuterieure drsquoinflammabiliteacute du biogaz sont preacutesenteacutees dans le tableau 5

CH4-CO2 LIE (vvCH4) LSE (vvCH4)60-40 51 12455-45 51 11950-50 53 114

Tableau 5 Limites drsquoinflammabiliteacute relatives agrave trois compositions diffeacuterentes

Lrsquoaugmentation du taux drsquohumiditeacute augmente la LIE et diminue la LSE le tableau6 donne les valeurs de LIE et de LSE pour un air satureacute en eau agrave 20degC et agrave 40degC

Tempeacuteratureambiante

TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)

20degC 60-40 51 11920degC 55-45 51 11320degC 50-50 53 10940degC 60-40 56 10640degC 55-45 56 10240degC 50-50 57 97

Tableau 6 Influence du taux drsquohumiditeacute sur les limites drsquoinflammabiliteacute

Ces valeurs conditionnent la dilution et le reacuteglage pour un bon fonctionnement dela torchegraverePar ailleurs tous les composeacutes organiques (hydrocarbures supeacuterieursaromatiqueshellip) contenus dans les biogaz se retrouvent agrave part H2S agrave des teneursde quelques dizaines ou centaines de ppm donc bien en dessous de leur limiteinfeacuterieure drsquoinflammabiliteacute La somme des teneurs en hydrocarbures eacutetant delrsquoordre de 05 de la teneur en meacutethane la LIE du biogaz nrsquoeacutevoluera quedrsquoenviron 005 vv en tenant compte de la preacutesence drsquohydrocarbures dans lebiogazLa preacutesence de quelques milliers de ppm drsquohydrogegravene sulfureacute dans le biogazmodifie de 003 vv la LIE du biogaz Il en est de mecircme pour lrsquohydrogegravene quipeut ecirctre preacutesent dans le biogaz agrave raison de 5 vv (donc infeacuterieur agrave 1 de lateneur en meacutethane)Lrsquoazote qui est un gaz inerte comme CO2 et H2O contribue agrave diminuer lrsquoeacutetendue dudomaine drsquoexplosibiliteacute


73 COMPARAISON ENTRE BIOGAZ GAZ NATUREL ET GAZ DE PETROLE

Lrsquoexemple de biogaz qui est preacutesenteacute dans le tableau 7 correspond agrave un meacutelangede 60 en volume de meacutethane 38 en volume de dioxyde de carbone et 2 envolume pour les autres gaz [12]

Biogaz Gaz naturel Propane Meacutethane Hydrogegravene

Pouvoircalorifique(kWhm3)

6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009

Densiteacute parrapport agrave lrsquoair

09 054 151 055 007

Tempeacuteraturedrsquoinflammation

(degC)

700 650 470 650 585

Vitesse maxpropagationflamme dans

lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043

Plagedrsquoexplosion( en vol)

6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77

Besoinstheacuteoriques en

air(m3m3)

57 95 239 95 24

Tableau 7 Comparaison entre biogaz gaz naturel et gaz de peacutetrole


8 ACCIDENTOLOGIE ET RETOUR DrsquoEXPERIENCELa recherche des accidents et presque accidents mettant en cause le biogaz a eacuteteacutemeneacutee principalement agrave partir de la base ARIA du BARPI (Ministegravere de lrsquoEcologieet du Deacuteveloppement Durable) Lrsquoinventaire[10] se rapporte aux installations destockage de deacutechets meacutenagers et assimileacutes qui comprennent les deacutecharges lesdeacutecharges controcircleacutees les centres drsquoenfouissement technique (CET) les centresde stockages de deacutechets (CSD) ainsi que le transport des deacutechetsQuelques donneacutees drsquoaccidents relatifs agrave des deacutegagements de produits toxiques(H2S) proviennent pour lrsquoessentiel drsquoune recherche sur le netLa synthegravese de lrsquoaccidentologie srsquoappuie aussi sur le retour drsquoexpeacuterience acquispar CERCHARINERIS au travers en particulier drsquointerventions et de mesures sursites et de donneacutees qui ont eacuteteacute fournies par le Club Biogaz

81 CENTRES DrsquoENFOUISSEMENT TRANSPORTS DE DECHETS INSTALLATIONSDE BIOGAZ

811 Inventaire (non exhaustif) des accidents de la base ariaLa base ARIA a recenseacute 151 accidents qui sont survenus en FRANCE jusqursquoau 1er

juillet 2004 dans les deacutecharges CET et CSD concernant pour la plupart lrsquoactiviteacutedrsquoenlegravevement et de traitement des ordures meacutenagegraveresPregraves de 59 des eacutevegravenements recenseacutes dans les sites drsquoenfouissement sont desincendies (plus freacutequents pendant les mois les plus chauds de lrsquoanneacutee)Les rejets dangereux qui repreacutesentent plus de 34 des accidents ou incidentssurvenus dans les CET de classe 2 sont constitueacutes agrave 54 de rejets de gaztoxiques ou polluants (biogaz ou gaz issus de deacutechets chimiques stockeacutesillicitement ou fumeacutees drsquoincendies)9 cas drsquoexplosion ont eacuteteacute recenseacutes leur origine ayant eacuteteacute soit le stockage dedeacutechets interdits (produits chimiques explosifshellip) soit pour deux drsquoentre eux desfuites de biogaz

- le 150291 agrave Wintzenheim (68) - Explosion dans le sous-sol drsquounimmeuble situeacute en face drsquoune ancienne deacutecharge publique (un taux de60 de meacutethane est mesureacute en sous-sol une partie des murs porteurs etde la toiture sont souffleacutes par lrsquoexplosion)

- le 040491 agrave Massugas (33) ndash Explosion dans une usine de traitementdrsquoordures meacutenagegraveres agrave la suite drsquoune accumulation de gaz geacuteneacutereacute par lafermentation des deacutechets

Par ailleurs 3 des accidents recenseacutes ont eacuteteacute mortels les victimes eacutetant despersonnes preacutesentes irreacuteguliegraverement sur le site intoxiqueacutees par des gaz defermentation ou victimes drsquoexplosion

- le 230791 agrave Arfeuilles (03) ndash Une explosion tue deux enfants qui jouaientdans une deacutecharge


- le 100497 agrave Mende (48) ndash Une forte concentration drsquohydrogegravene sulfureacuteasphyxie un enfant cherchant agrave reacutecupeacuterer des meacutetaux suite agrave une chutedans une buse de deacutegazage drsquoune station de traitement des orduresmeacutenagegraveres Victime drsquoun malaise pendant une tentative de sauvetage unadulte deacutecegravedera lui aussi peu apregraves son hospitalisation

Selon la base ARIA lrsquoeacutevacuation des riverains a eacuteteacute rendue par ailleursneacutecessaire dans 3 cas soit agrave cause du risque drsquoexplosion due au biogaz soit enraison de lrsquoextension drsquoun incendie au-delagrave des limites du siteAucun accident ne se rapporte agrave une installation de combustion proprement dite

812 Reacutesultats drsquoune recherche sur InternetLrsquoaccent est mis essentiellement sur les accidents qui sont causeacutes par lrsquohydrogegravenesulfureacute Les reacutesumeacutes drsquoaccidents indiquent que dans la plupart des cas lesvictimes sont drsquoabord pris drsquoun malaise (eacutevanouissement perte de consciencehellip)en travaillant au-dessus des installations ce qui entraicircne leur chute puislrsquoasphyxie dans un milieu confineacute (fosse agrave purin preacutefosse agrave lisierhellip)Les donneacutees drsquoaccidents qui mettent en cause lrsquohydrogegravene sulfureacute contenu dansles biogaz montrent qursquoil srsquoagit toujours drsquoaccidents mortels et que les sceacutenarii sereacutepegravetent souvent point par point en mettant en peacuteril les sauveteurs occasionnels(par manque de connaissance sur les dangers de lrsquohydrogegravene sulfureacute)Ces exemples mettent en eacutevidence le besoin de formation de mise en œuvre etdrsquoapplication effective de consignes de seacutecuriteacute drsquoexploitation de maintenance etdrsquoentretien bien adapteacutees aux risques

813 Retour drsquoexpeacuterience CercharInerisLe CERCHAR puis lrsquoINERIS sont intervenus sur des sites drsquoanciennes deacutechargesapregraves incident mais agrave titre preacuteventif comme conseilLes interventions concernent deux types de migration de biogaz

- une migration agrave la surface avec remplissage de caviteacutes sous-sols debacirctiments sur des deacutecharges qui ne sont pas encore en fin de vieDeux interventions du CERCHAR sur site lrsquoune suite agrave une explosion dans

le vide sanitaire drsquoun lyceacutee de Sedan (1973-1974) et lrsquoautre suite agrave desinflammations de gaz qui eacutemanaient des sous-sols drsquoun centre commercialdrsquoAnglet (1988-1989) teacutemoignent des risques lieacutes au confinementdrsquoanciennes deacutecharges (poursuite de la production et accumulation debiogaz)La mesure de teneurs de 60 vv CH4 sous la dalle du centre commercial

conduit agrave dire que le risque inheacuterent agrave une telle reacuteserve de biogaz nrsquoeacutetaitpas eacuteloigneacute de celui preacutesenteacute par une fuite de gaz naturel


- une migration lateacuterale non maicirctriseacutee suite agrave un recouvrement impermeacuteablede la deacutecharge sans drainage lateacuteral ou avec drainage insuffisant voireimpossible (carriegravere souterraine de grande eacutetendue) Les travaux delrsquoINERIS ont porteacute dans ce contexte sur des expertises de deacutegacircts causeacutesaux cultures qui nrsquoentrent pas dans le cadre de la preacutesente eacutetude

Lagrave encore les accidents et presque accidents se rapportent agrave la formation dubiogaz et non agrave son utilisation

814 Donneacutees du Club BiogazLa principale donneacutee et la plus reacutecente se rapporte agrave un accident mortel (4 deacutecegraves)qui est survenu sur un site de meacutethanisation agrave Rhadereistedt (Allemagne) le 8novembre 2005Cet accident semble reacutesulter du deacutegagement de produits toxiques (en particulierH2S et probablement NH3) lieacute agrave une reacuteaction chimico-biologique pendant lebrassage de deacutechets animaliers de deux arrivages distincts dans une fosse nonconfineacutee (intoxication par inhalation des produits volatils qui se sont accumuleacutesdans la halle non aeacutereacutee contenant la fosse)

82 INSTALLATIONS DE GAZ NATUREL

Le recensement des accidents mettant en cause le gaz naturel[16] montre queceux-ci sont toujours mortels et drsquoune grande violence laquo Il faut toutefois noter unebaisse du nombre drsquoaccidents et de victimes depuis une dizaine drsquoanneacutee drsquoautantplus significative que le nombre drsquoinstallations a augmenteacute (350 000 de pluschaque anneacutee) Si en 1993 on comptait 360 accidents 1000 victimes et 50morts en 2002 les accidents srsquoeacutelevaient agrave 180 les victimes agrave 580 et les deacutecegraves agrave25 raquo (agrave ce dernier chiffre il faut ajouter 15 personnes mortes par suicideimpliquant le gaz)

Hors suicide il ressort deux causes de fuites de gaz en raison - de ruptures de canalisations en laquo fonte grise raquo sur le reacuteseau de

distribution de Gaz de France GDF estimant qursquoelles repreacutesentent 3 desaccidents

- drsquoutilisation de mateacuteriel deacutefectueux drsquoun deacutefaut de ventilation des locauxou drsquoun manque de vigilance des utilisateurs qui conduisent dans lamajoriteacute des cas agrave des intoxications agrave lrsquooxyde de carbone

Ainsi sur les 25 personnes mortes en France en 2002 dans des accidents dus augaz 80 reacutesultent drsquoasphyxie et 20 sont conseacutecutifs agrave une explosion


9 REGLEMENTATION EN VIGUEUREn France la reacuteglementation du biogaz comprend des textes relatifs aux apportsde matiegraveres premiegraveres agrave la production de biogaz et agrave lrsquoutilisation des produitssortantsLes principaux textes relatifs aux installations de combustion sont rappeleacutes dans letableau 8 Lrsquoexamen de la reacuteglementation srsquoappuie eacutegalement sur les projets dereacuteglementation dans quelques pays de la communauteacute europeacuteenne concernantles rejets de gaz de combustionLa circulaire du 10 deacutecembre 2003 relative aux installations classeacutees installationsde combustion utilisant du biogaz et un condenseacute des reacutesultats de mesures quiont eacuteteacute faites par lrsquoINERIS sur des installations de combustion fonctionnant aubiogaz complegravetent les supports de lrsquoeacutetude

La reacuteglementation se rapporte uniquement au Code de lrsquoEnvironnement

91 TEXTES RELATIFS AUX INSTALLATIONS DE COMBUSTION

Date Type Ndeg Objet

061200 circulaire Prescriptions applicables aux installations decombustion utilisant du biogaz

Modifieacutee par la circulaire du 101203

160998 deacutecret 98-833 Controcircles peacuteriodiques des installations consommant delrsquoeacutenergie

110998 deacutecret 98-817 Rendements et eacutequipement des chaudiegraveres depuissance comprise entre 400kW et 50 MWLll

250797 Arrecircteacutetype

Prescriptions geacuteneacuterales applicables aux ICPE soumisesagrave deacuteclaration sous la rubrique 2910 combustion

Modifieacute par les arrecircteacutes du 100898 et du 150800

050195 circulaire 95-08 Prescriptions applicables aux installations incineacuterant desdeacutechets

270690 arrecircteacute Limitation des rejets atmospheacuteriques des grandesinstallations de combustion et aux conditions des rejetsdes installations de combustion

181277 circulaire Installations thermiques

130574 deacutecret 74-415 Controcircle des eacutemissions polluantes dans lrsquoatmosphegravere etagrave certaines utilisations de lrsquoeacutenergie thermique

Tableau 8 Textes relatifs aux installations de combustion


92 APPROCHE REGLEMENTAIRE DANS LA COMMUNAUTE EUROPEENNE

Les donneacutees ci-apregraves reacutesultent de travaux qui ont eacuteteacute effectueacutes par lrsquoINERIS en2002Connaissant la composition eacuteleacutementaire des biogaz nous pouvons estimerlrsquoimportance des teneurs en polluants susceptibles decirctre rejeteacutes danslrsquoatmosphegravere lors de la valorisation du biogaz et destruction par combustion Nouspouvons ensuite comparer ces derniegraveres aux VLE (Valeurs Limites drsquoEmission)de

La nouvelle Directive 200076CE du 4 deacutecembre 2000 relative agravelrsquoincineacuteration des deacutechets mecircme si celle-ci ne srsquoapplique pas agrave cesinstallations elle constitue une base inteacuteressante de comparaison La circulaire ministeacuterielle du 10 deacutecembre 2003 sur le classement desinstallations brucirclant des biogaz les valeurs limites sont fonction de lapuissance thermique des installations (moteurs chaudiegravereshellip) Le projet de texte de la commission europeacuteenne du 12 feacutevrier 2001 sur letraitement biologique des deacutechets En Grande Bretagne des eacutetudes ont eacuteteacute lanceacutees pour caracteacuteriser leseacutemissions des moteurs et torchegraveres brucirclant du biogaz afin drsquoeacutelaborer ensuiteune reacuteglementation sur leur controcircle (composeacutes et valeur limites associeacutees) Aux Pays-Bas il nrsquoexiste pas de leacutegislation vraiment speacutecifique sur lesrejets des installations brucirclant du biogaz Une recommandation est enrevanche faite dans les NER (Nederlandse Emissie Richtlijn) drsquoatteindre unetempeacuterature de flamme dans les torchegraveres de 900degC et un temps de seacutejourde 03 secondes En Italie il nrsquoexiste pas encore de leacutegislation mais des propositionsministeacuterielles pour la combustion du biogaz

Pour les brucircleurs conventionnels NOx (NO2) 200 mgm3 poussiegraveres 5mgm3 CO 100 mgm3 agrave 3 drsquoO2

Pour les turbines NOx (NO2) 150 mgm3 CO 100 mgm3 agrave 15drsquoO2

Pour les moteurs NOx (NO2) 250 mgm3 poussiegraveres 5mgm3 CO 300 mgm3 agrave 5 drsquoO2

Pour les torchegraveres SO2 1200 mgm3 NOx (NO2) 350 mgm3 CO 100 mgm3 COVT 20 mgm3 H2S 10 mgm3 (la teneur enO2 de reacutefeacuterence nrsquoest pas indiqueacutee)

En Allemagne un projet de texte devait paraicirctre le 01 octobre 2002diffeacuterenciant les installations de combustion de biogaz de moins de 50 MW etles torchegraveres Pour les premiegraveres installations les concentrations limites sontles suivantes (agrave 3 drsquoO2) 5 mgm3 pour les poussiegraveres 50 mgm3 pour CO100 mgm3 pour NOx (NO2) et 350 mgm3 pour SO2 Pour les torchegraveres laseule valeur limite de concentration est (agrave 3 drsquoO2) 20 mgm3 pour CO


En Suisse le gaz de CET est consideacutereacute comme un carburant gazeux sisa teneur en composeacutes inorganiques et organiques chloreacutes et fluoreacutesexprimeacutee en acide chlorhydrique ou fluorhydrique ne deacutepasse pas au total50 mgm3 Dans ce cas les valeurs limites de concentration des gaz agravelrsquoeacutemission agrave 3 drsquoO2 sont 100 mgm3n pour CO 80 mg m3n pour NOx (NO2)et 30 mgm3n de NH3 Dans le cas contraire il est reacuteputeacute ecirctre un gaz dedeacutechets et sa combustion doit respecter les valeurs limites drsquoeacutemission agrave 3drsquoO2 suivantes (en italique est indiqueacutee la valeur correspondante agrave 11drsquoO2)

Poussiegraveres 10 mgm3 (55 mgm3) Plomb et zinc ainsi que leurs composeacutes exprimeacutes en meacutetaux au

total 1 mgm3 (055 mgm3) Mercure et cadmium ainsi que leurs composeacutes exprimeacutes en

meacutetaux par substance 01 mgm3 (0055 mgm3) Oxyde de soufre exprimeacutes en anhydride sulfureux 50 mgm3 (28

mgm3) Oxydes drsquoazote (monoxyde et dioxyde) exprimeacutes en dioxyde

drsquoazote pour un deacutebit massique eacutegal ou supeacuterieur agrave 25 kgh 80mgm3 (44 mgm3)

Composeacutes chloreacutes inorganiques sous forme de gaz exprimeacutes enacide chlorhydrique 20 mgm3 (11 mgm3)

Composeacutes fluoreacutes inorganiques sous forme de gaz exprimeacutees enacide fluorhydrique 2 mgm3 (11 mgm3)

Ammoniac et composeacutes de lrsquoammonium exprimeacutees en ammoniac 5mgm3 (28 mgm3)

Matiegraveres organiques sous forme de gaz exprimeacutees en carbonetotal 20 mgm3 (11 mgm3)

Monoxyde de carbone 50 mgm3 (28 mgm3)

93 TEXTE SPECIFIQUE AUX BIOGAZ

La circulaire du 10 deacutecembre 2003 relative aux installations de combustionutilisant du biogaz dans les ICPE indique que les valeurs limites drsquoeacutemissiondoivent ecirctre adapteacutees agrave partir des valeurs limites applicables agrave lrsquoutilisation du gaznaturel Celles-ci sont reacutesumeacutees dans le tableau 9A noter que dans le cadre drsquoun groupe de travail de lrsquoATEE (GT 6) les participantsagrave la reacuteunion du 260304 (ADEME GDF Club Biogazhellip) ont reconnus que lesregravegles drsquoeacutemissions polluantes imposeacutees dans la circulaire sont techniquementreacutealisables[23]


VLE en mg m3

Appareils decombustion

Teneur en O2sur gaz sec

SO2 NOx Poussiegraveres COVNM CO

Chaudiegravere de 2 agrave10 MWth

3 Pas deVLE

225 50 50 250

Turbine de 2 agrave 20MWth

15 Pas deVLE

225 150 50 300

Moteur de 2 agrave 20MWth

5 Pas deVLE

525 150 50 1200

Torchegravere de 2 agrave 20MWth (hors CET)

Reprise des dispositions de lrsquoarticle 44 de lrsquoarrecircteacute ministeacuteriel du 9septembre 1997

Torchegraverechaudiegravere turbineou moteur lt2MWth

Pas de VLE (Ces installations ne preacutesentent pas de speacutecificiteacute sur leplan de la pollution atmospheacuterique par rapport aux installations demecircme taille utilisant des combustibles classiques pour lesquellesaucune valeur limite nrsquoest fixeacutee)

Tableau 9 Valeurs limites drsquoeacutemission de polluants

A noter par ailleurs que lrsquoarticle 44 de lrsquoarrecircteacute du 9 septembre 1997 (chapitre2114) fixe en cas de destruction du biogaz par combustion la freacutequence desmesures de poussiegraveres et de CO ainsi que les valeurs limites agrave ne pas deacutepasserCelles-ci devront ecirctre compatibles avec les seuils

- poussiegraveres lt 10 mgNm3

- CO lt 150 mg Nm3

Lrsquoarrecircteacute du 9 septembre 1997 impose aussi que la collecte et la mise en torchegraveredu biogaz valoriseacute ne sont obligatoires que dans le cas des CentresdrsquoEnfouissement Technique (CET) de classe 2 Neacuteanmoins dans le cadre de lalutte contre la pollution on peut estimer que les regravegles de lrsquoart imposent drsquoavoirune torchegravere pour brucircler le biogaz en excegraves srsquoil est permanent cette torchegraveredevrait respecter les normes drsquoeacutemissions dans lrsquoatmosphegravere relatives aux CET declasse 2Pour meacutemoire le transport et le stockage du biogaz sont reacutegis par lrsquoarrecircteacute du 11mai 1970

94 DIRECTIVES SUR LrsquoINJECTION DE BIOGAZ DANS LE RESEAU DE GAZNATUREL

En Suisse les directives SSIGE[22] fixent les exigences sur la qualiteacute du biogazprovenant de processus de fermentation et de gaz similaires pour lrsquoinjection dansle reacuteseau de gaz naturel ainsi que les exigences techniques concernant lesinstallations drsquoinjectionCes directives soulignent que toute action nocive sur lrsquohomme et lrsquoenvironnementdoit ecirctre exclue


Les critegraveres requis pour une injection illimiteacutee ou limiteacutee selon la qualiteacute du biogazdans le reacuteseau de gaz naturel figurent dans les tableaux 10 et 11

- Du point de vue qualitatif une injection illimiteacutee de biogaz dans le reacuteseaude gaz naturel est possible si la qualiteacute du biogaz correspond agrave celle dugaz naturel H et srsquoil reacutepond aux exigences indiqueacutees dans le tableau 10

- Si la qualiteacute du biogaz ne reacutepond pas aux exigences preacuteciseacuteespreacuteceacutedemment le biogaz ne peut ecirctre injecter qursquoen quantiteacutes limiteacuteesdans le reacuteseau de gaz naturel La quantiteacute maximale de biogaz injecteacute est fixeacutee de faccedilon agrave garantir que laqualiteacute du meacutelange de gaz en aval du point drsquoinjection corresponde en touttemps agrave celle du gaz naturel H et que les exigences du tableau 10 surlrsquoodorisation et la concentration des composants soient remplies

Injection illimiteacutee Injection limiteacuteeMeacutethane (CH4 vol) ge 96 ge 50

Taux drsquohumiditeacute ()A la tempeacuterature du reacuteseauet agrave la pression drsquoinjection

le 60 le 60

Impureteacutes Techniquement pur Techniquement pur

Odorisation Selon Directives SSIGE G 11sur lrsquoodorisation du gaz

_

Tableau 10 Exigences de qualiteacute du biogaz

pour injection illimiteacutee et pour injection limiteacutee

Injection illimiteacutee Injection limiteacuteeOdorisation _ Meacutelange de gaz apregraves injection

selon Directives SSIGE G 11 surlrsquoodorisation du gaz

Oxygegravene (O2 vol) le 05(1) le 05(1)

Gaz carbonique (CO2 vol) le 6 le 6

Hydrogegravene (H2 vol) le 5 le 5

Hydrogegravene sulfureacute (H2 S mgm3) le 5(1) le 5(1)

Soufre total (mgm3)

(sans odorisation)le 30(1) le 30(1)

(1) un deacutepassement de courte dureacutee de la valeur est possible agrave certaines conditions

Tableau 11 Concentration maximale de composants du biogaz pourinjection illimiteacutee et du meacutelange de gaz apregraves le point drsquoinjection pour

lrsquoinjection limiteacutee


10 DISPOSITIONS DE SECURITELes dispositions en matiegravere de seacutecuriteacute induisent des contraintes plus ou moinsgrandes selon les filiegraveres de production et les voies de valorisation des biogaz [21]Les contraintes sont principalement lieacutees aux risques de fuites et de corrosion desinstallations aux conditions de combustion et dans un certain nombre de cas agrave laneacutecessiteacute de suivre et de corriger lrsquoeacutevolution etou drsquoeacutepurer les biogaz

101 PREVENTION DES ZONES DANGEREUSES (EXPLOSION TOXICITEPOLLUTION)De faccedilon geacuteneacuterale les installations mettant en œuvre du biogaz sont susceptiblesde former des atmosphegraveres explosibles en cas notamment de dysfonctionnementdrsquoune installation (fuite par exemple) dans la mesure ougrave la libeacuteration de biogazdans lrsquoatmosphegravere atteint des concentrations comprises entre la LII et la LSI dumeacutelangeDans ce contexte il convient drsquoappliquer les Directives ATEX en deacuteterminant leszones dangereuses et de consideacuterer lrsquoensemble des mesures de preacutevention et desmoyens de protection destineacutes agrave reacuteduire le risque drsquoun accidentLa ventilation a un rocircle particuliegraverement important en permettant de diluer etdrsquoeacutevacuer les meacutelanges gazeux dangereux En effet les risques drsquoatmosphegraveresexplosibles etou toxiques seront drsquoautant plus reacuteduits que les milieux plus oumoins confineacutes abritant des installations de biogaz seront correctement aeacutereacutesLes recommandations en ventilation pour le gaz naturel sont donc agrave observer ou agraverenforcer

102 DETECTION DES FUITES ET DES REJETS DE POLLUANTS

Une vigilance particuliegravere doit ecirctre porteacutee sur lrsquoeacutetancheacuteiteacute des installations tant deproduction (CET meacutethaniseurs) que de valorisation (chaudiegraveres moteursturbineshellip) en raison des risques potentiels de pollution propres au biogaz (lebiogaz eacutetant beaucoup plus polluant et actif que le CO2 vis-agrave-vis de lrsquoeffet deserre) et des risques potentiels drsquoaccidents (incendie explosion eacutemissions deproduits toxiques)Pour parvenir agrave un niveau de seacutecuriteacute satisfaisant le recours agrave des deacutetecteursapproprieacutes ne peut donc ecirctre que fortement recommandeacute Il srsquoagit en premier lieudrsquoexplosimegravetres (controcircle de la teneur en CH4) drsquooxygeacutenomegravetre de deacutetecteurs deCO et autres deacutetecteurs pour deacuteceler les produits soufreacutes (SO2) azoteacutes (NOx)chloreacutes (HCl)hellipselon la composition initiale du biogazA noter que des appareils portatifs constituent agrave titre individuel un moyen simpleet sucircr de deacutetecter la preacutesence par exemple drsquohydrogegravene sulfureacute (H2S) agrave conditionde respecter les particulariteacutes techniques des deacutetecteursLa varieacuteteacute de composition des biogaz les conditions eacuteventuelles detraitementhellipfont aussi que dans un certain nombre de cas des mesures encontinu ou agrave peacuteriodes reacuteguliegraveres srsquoimposent drsquoelles-mecircmes pour eacutevaluer le risquetoxique dans lrsquoenvironnement des installations au regard des obligationsreacuteglementaires


Les deacuteterminations concernant le choix le nombre lrsquoimplantation des points decontrocircle de lrsquoatmosphegravere ne peuvent quant agrave elles deacutependre dans de pareils casque drsquoune analyse speacutecifique des diffeacuterents composants drsquoun siteEn matiegravere de deacutetection les biogaz non eacutepureacutes se distinguent donc du gaz naturelpar la diversiteacute des produits agrave surveiller dans la mesure ougrave la composition desbiogaz est un paramegravetre variableIl est possible drsquoestimer par contre la nature des polluants qui seront produits dansles installations de combustion notamment si la composition initiale des biogazest connue selon des travaux reacutealiseacutes agrave lrsquoINERISEn terme de controcircle de lrsquoatmosphegravere on rappelle les seuils drsquoalarme suivants les appareils devant ecirctre agreacuteeacutes pour une utilisation en atmosphegravere explosive

- 05 pour le meacutethane (soit 10 de la LIE dans lrsquoair) - 19 pour lrsquooxygegravene - 1 pour le CO2 - 50 ppm pour le CO et 5 ppm pour H2 S

Les eacutequipements de deacutetection nrsquoexcluent pas par ailleurs les mesures depreacutevention agrave inteacutegrer degraves la phase de conception des installations pour agir vis-agrave-vis de fuites potentielles en eacutevitant une deacutegradation rapide ou un vieillissementpreacutematureacute des mateacuteriaux comme dans le cas des canalisations

103 SECURITE DES CANALISATIONS DE TRANSPORT DE BIOGAZ

La corrosion due agrave la preacutesence de vapeur drsquoeau drsquohydrogegravene sulfureacute et decomposeacutes organo-halogeacuteneacutes est un facteur indispensable agrave prendre en comptecar de nombreuses canalisations sont en acier et lrsquooxydation peut provoquer desreacuteactions de preacutecipitation avec les biogaz et ainsi obstruer les canalisationsAinsi le choix du mateacuteriau constitutif des canalisations de transfert du biogaz estpreacutepondeacuterant et devra ecirctre choisi en fonction de la localisation du reacuteseau et dudegreacute drsquoeacutepuration du gazComme souligneacute dans le chapitre 8 sur lrsquoaccidentologie le transport du gaznaturel preacutesente de son cocircteacute des risques eacuteleveacutes lorsqursquoil srsquoagit de canalisations enfonte grise Souvent agrave lrsquoorigine drsquoaccidents agrave cause du mateacuteriau utiliseacute GDFprocegravede au renouvellement progressif de ce type de canalisation Ainsi leslaquo fontes grises ne repreacutesentent plus que 2 du reacuteseau de distribution contre 15en 1990 et 800 km de canalisations ont eacuteteacute changeacutees en 2002 portant agrave10000km le total des renouvellements depuis dix ans raquoLe gaz naturel transporteacute dans le reacuteseau doit reacutepondre agrave des speacutecificationsreacuteglementaires preacutecises comme la teneur en eau en composeacutes soufreacutes ou enodorisant Ils permettent drsquoassurer lrsquointeacutegriteacute des canalisations en acier vis-agrave-visdrsquoagression par corrosion interne activeacutee par la dissolution drsquoH2S dans de lrsquoeausous forme liquide


Ainsi la teneur en eau dans le gaz naturel doit ecirctre infeacuterieure agrave 46 mgm3 et lateneur en hydrogegravene sulfureacute (H2 S ) doit ecirctre infeacuterieure agrave 7 mgm3 en moyenne sur8 jours La valeur limite de la teneur en eau permet de preacutevenir lrsquoapparition drsquoeauliquide dans les canlisations pour les conditions normales de fonctionnement dureacuteseauLe transport en canalisation des biogaz peut quant agrave lui poser des problegravemes silrsquoeacutepuration nrsquoest pas suffisante en raison de la diversiteacute de ses composants auregard de ceux du gaz naturel

104 TRAITEMENT DES BIOGAZ ET GAZ NATURELS

Les biogaz peuvent ecirctre valoriseacutes a priori dans plusieurs domaines drsquoactiviteacutepour autant qursquoils soient impeacuterativement eacutepureacutes au preacutealable Les diffeacuterentes voiesenvisageables sont la production de chaleur la production drsquoeacutelectriciteacute lacogeacuteneacuteration le carburant automobile et lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturelA deacutefaut les biogaz sont brucircleacutes en torchegraveres

1041 Techniques drsquoeacutepuration des biogazUne ou plusieurs eacutetapes drsquoeacutepuration sont neacutecessaires selon le mode devalorisation des biogaz Les composants agrave enlever sont[14]

- Pour production de chaleur lrsquoeau et le soufre (H2S eacuteventuellement) - Pour production drsquoeacutelectriciteacute et la cogeacuteneacuteration lrsquoeau le soufre (H2S) les

organo-halogeacuteneacutes (eacuteventuellement) - Pour utilisation en carburant lrsquoeau le soufre (H2S) le carbone (CO2) et

eacuteventuellement les organo-halogeacuteneacutes etou les meacutetaux - Pour injection dans reacuteseau gaz lrsquoeau le soufre (H2S) le carbone (CO2)et

eacuteventuellement les organo-halogeacuteneacutes etou les meacutetaux et ou lrsquooxygegravene

Il existe diffeacuterentes meacutethodes pour eacutepurer les biogaz telles que - lrsquoinjection de 3 drsquoair dans le ciel des petits meacutethaniseurs pour

transformer lrsquohydrogegravene sulfureacute en soufre natif solide Ce traitement permetdrsquoabaisser les concentrations en H2S agrave des valeurs infeacuterieures agrave 100mgm3

- la condensation des boues de station drsquoeacutepuration urbaine par du chlorureferrique ce qui a pour effet de reacuteduire la concentration en H2S de lrsquoordrede 1000 mgm3 agrave 30 mgm3 environ

1042 Traitement du gaz naturelLe gaz naturel ne peut ecirctre utiliseacute et preacutetendre au titre de combustible que si troisconditions sont reacuteunies[15]

- ne contenir ni eau ni hydrocarbures agrave lrsquoeacutetat liquide- ecirctre deacutebarrasseacute des composants acides ou des corps toxiques- ne pas avoir de variation ni de pouvoir calorifique ni de densiteacute


Le traitement du gaz naturel porte sur un ensemble drsquoopeacuterations permettantdrsquoeacutepurer le gaz brut extrait drsquoun gisement (deacutetente deacuteshydratation deacutesulfurationdeacutegazolinage odorisation) Le gaz transporteacute dans le reacuteseau doit reacutepondre agrave desspeacutecifications preacutecises comme la teneur en eau en composeacutes soufreacutes et enodorisantIl ressort en fait que les proprieacuteteacutes physico-chimiques des biogaz srsquoapparentent agravecelles des gaz naturels bruts et qursquoils peuvent faire lrsquoobjet drsquoun traitement plus oumoins pousseacute selon les cas depuis la simple filtration jusqursquoagrave lrsquoeacutepuration pour enfaire laquo un gaz naturel normaliseacute raquo

105 SECURITE DES INSTALLATIONS DE VALORISATION DES BIOGAZ

Des exemples de mesures de seacutecuriteacute figurent dans lrsquoannexe 2 laquo Regravegles deseacutecuriteacute pour les uniteacutes de biogaz agricoles raquo

1051 Valorisation thermique des biogazDans le cas de la valorisation du biogaz sous forme de chaleur pour fairefonctionner lrsquoinstallation de meacutethanisation ou des structures proches de la diteinstallation les contraintes drsquoeacutepuration du biogaz sont relativement leacutegegraveresElles sont par contre plus lourdes concernant la seacutecuriteacute de la combustion en

raison de la deacutecroissance progressive de la teneur en CH4 drsquoun biogaz pendant lecycle de valorisation Ce pheacutenomegravene neacutecessite drsquoecirctre vigilant et de disposer demoyens et de dispositions de seacutecuriteacute adapteacutes

- un suivi de lrsquoeacutevolution de la composition du biogaz etou des principauxparamegravetres de la combustion

- lrsquoutilisation de brucircleurs speacuteciaux adapteacutes agrave la combustion du biogaz oulrsquoinjection maicirctriseacutee drsquoun compleacutement de gaz combustible dans lrsquoinstallationpour reacuteguler la combustion (dispositif installeacute agrave demeure) Il est possible en effet de stabiliser la flamme de biogaz avec uncombustible fossile dans la limite de 20 si cela est techniquementneacutecessaire

- la mise en œuvre drsquoeacutequipements de protection de type pare- flamme surles canalisations

1052 Valorisation eacutelectrique des biogazLa voie classique pour produire de lrsquoeacutelectriciteacute agrave partir de biogaz est drsquoutiliser unechaudiegravere agrave gaz suivie drsquoune turbine agrave vapeur Cette voie est techniquement fiableet les contraintes lieacutees agrave lrsquoeacutepuration du biogaz ne sont pas lourdesUne seconde voie consiste agrave installer des moteurs agrave gaz soit agrave eacutetincelles soitdual fuel (injection drsquoun gaz pilote qui est geacuteneacuteralement un gazole) Le proceacutedeacutedual fuel bien que plus souple et plus durable exige des speacutecificationsparticuliegraveres et une teneur en meacutethane drsquoau moins 40 Les exploitants optentencore souvent pour la voie classique qui eacutevite de traiter le biogaz


A titre drsquoexemple peut ecirctre citeacute le cas drsquoune centrale de la socieacuteteacute MEGInternational filiale de Gaz de France situeacutee agrave Montreacuteal qui produit 190 GWhanentiegraverement vendue au reacuteseau en utilisant une chaudiegravere agrave haute pression et uneturbine agrave vapeur afin drsquoeacuteviter la phase drsquoeacutepuration

1053 CogeacuteneacuterationIl srsquoagit de la production combineacutee de chaleur et drsquoeacutelectriciteacute Le besoin drsquoeacutepurerles biogaz deacutepend de son utilisationAinsi dans le cas des installations de cogeacuteneacuteration de la station drsquoeacutepuration dePort Douvot agrave Besanccedilon le biogaz sert agrave alimenter un moteur de 450 KW quiproduit environ 6500 kW par jour

- La chaleur reacutecupeacutereacutee sur le moteur sert agrave maintenir le digesteur agravetempeacuterature (9000 kW thermiques par jour) et agrave chauffer les locauxtechniques lrsquohiver

- Lrsquoeacutelectriciteacute est en partie auto-consommeacutee par la station qui couvre ainsi40 de ses besoins Le solde est vendue agrave EDF

Dans le cas des installations de cogeacuteneacuteration de la station drsquoeacutepuration drsquoAchegraveresles valorisations sont multiples Sept moteurs diesel servent agrave produire delrsquoeacutelectriciteacute qui est consommeacutee sur place pour entraicircner les machines tournanteset faire fonctionner les eacutequipements Les gaz drsquoeacutechappement de la turbine sontutiliseacutes pour maintenir les digesteurs agrave tempeacuterature Drsquoautres chaudiegraveresfournissent encore de la chaleur (pour deacuteshydrater les boues par exemple) Lebiogaz permet drsquoassurer 60 des besoins eacutenergeacutetiques de la station (avec priseen compte du carburant pour les veacutehicules)

1054 Injection de biogaz dans le reacuteseau de gaz naturelDans diffeacuterents pays certains biogaz sont reacuteinjecteacutes dans le reacuteseau de gaz naturelapregraves une eacutepuration plus ou moins pousseacutee En France aucun textereacuteglementaire ne lrsquointerdit mais les textes existants sur la composition des gaztransportables dans les canalisations de gaz naturel ont eacuteteacute deacutefinis dans un autrecontexte aussi nrsquoeacutevoquaient-ils pas agrave lrsquoeacutepoque les eacuteleacutements traces que lrsquoonretrouve dans le biogazLes Directives suisses SSIGE[22] soulignent qursquoen cas drsquoinjection de biogaz dans lereacuteseau de gaz naturel il faut srsquoassurer qursquoaucun dommage ni perturbation ousituation dangereuse ne puisse survenir dans le reacuteseau de gaz naturel et auxappareils agrave gaz raccordeacutes En particulier il faut garantir le transport en tout tempsde gaz conforme aux exigences de qualiteacute du gaz naturel H distribueacute en Suisse(cf sect 94)Les exigences ne peuvent ecirctre que tregraves strictes dans le cas de lrsquoinjection debiogaz dans un reacuteseau de gaz naturelEnvisager drsquoinjecter du biogaz dans le reacuteseau de gaz naturel neacutecessite donc drsquoecirctreabordeacute avec une grande prudence le Club Biogaz estime que ce sujet est duressort drsquoune deacutecision et drsquoune recherche au niveau europeacuteen


1055 Production de carburantPour cette application les speacutecifications de pureteacute du gaz sont tregraves seacutevegraverespuisque le biogaz utilisable comme carburant doit contenir un minimum de 96 de meacutethane Il faut en outre que le point de roseacutee soit infeacuterieur agrave ndash20degC (ce quicorrespond agrave une teneur en eau infeacuterieure agrave 15 mgm3) que la teneur en H2S soitinfeacuterieure agrave 100 mgm3 et que la teneur en hydrocarbures liquides soit infeacuterieure agrave1 avec une taille de poussiegraveres limiteacutee agrave 40 microns


11 CONCLUSIONLrsquoeacutetude montre que les biogaz sont de composition varieacutee selon lrsquoorigine et lacomposition des deacutechets Dans la plupart des cas le biogaz est loin drsquoecirctre dumeacutethane pur Il contient des quantiteacutes plus ou moins importantes de gazcarbonique et drsquohydrogegravene sulfureacute Il renferme eacutegalement des produits toxiquesqui peuvent nrsquoecirctre preacutesents que sous forme de traces Son utilisation neacutecessite deproceacuteder agrave des analyses preacuteliminaires de traiter a priori dans la majoriteacute des casle biogaz ou pour le moins de le soumettre agrave un controcircle reacutegulierCes remarques ne distinguent donc pas fondamentalement les biogaz du gaznaturel En effet ce dernier nrsquoest pas pur en sortant de terre et doit ecirctre traiteacuteavant drsquoecirctre injecteacute dans les gazoducs A titre drsquoexemple le gaz de Lacq contientmoins de CO2 mais davantage de soufre qursquoun biogaz moyenDe par les caracteacuteristiques drsquoinflammabiliteacute du meacutethane les biogaz preacutesentent unrisque potentiel drsquoincendie et drsquoexplosion qui est sensiblement eacutequivalent agrave celuiinheacuterent agrave lrsquoutilisation du gaz naturelLa preacutesence de gaz inertes en quantiteacute plus ou moins importantes dans le biogazagit aussi sur les conditions de la combustion Il peut dans certains cas eacutelever leniveau des risques en lrsquoabsence de dispositions adapteacutees Le pheacutenomegraveneperturbant porte sur les caracteacuteristiques des flammes qui plus molles pour lesbiogaz (fonction de la teneur en meacutethane) que pour le gaz naturel peuventconduire agrave des situations accidentelles lieacutees agrave des deacutecrochages de flammes Untel risque impose lrsquoutilisation de brucircleurs adapteacutes ou lrsquoapport drsquoun combustiblesecondaire pour reacuteguler la combustion et la mise en place drsquoeacutequipements pare -flamme sur les canalisationsEn tout eacutetat de cause les mesures de preacutevention applicables aux gaz doivent ecirctreprises (directive ATEX action sur les sources potentielles drsquoinflammationventilation des locauxhellip) et les moyens de protection installeacutes selon les regravegles envigueur Ce dernier point se rapporte notamment agrave la mise en placedrsquoexplosimegravetres (prise en compte du confinement des lieux) et agrave lrsquoutilisation dedeacutetecteurs speacutecifiques (tels ceux pour deacuteceler H2S)Les effets toxiques des produits soufreacutes tel lrsquohydrogegravene sulfureacute (H2S) sur lesindividus et les effets corrosifs sur les mateacuteriaux ne peuvent que concourir agrave faireproceacuteder agrave leur eacutelimination dans la plupart des cas (deacutepassement des seuilscritiques) Il en est de mecircme pour drsquoautres composeacutes du biogaz soit qui posentdes problegravemes techniques (H2Ohellip) soit en raison de leur toxiciteacute (produitschloreacuteshellip) Lrsquoeacutepuration preacuteliminaire du biogaz preacutesente toutefois des difficulteacutes etaboutit agrave drsquoautres produits qui posent des problegravemes pour lrsquoenvironnement(meacutelange drsquooxyde de fer et de soufrehellip)Pour parvenir agrave un niveau de seacutecuriteacute satisfaisant les risques sanitaires nepeuvent pas ecirctre dissocieacutes des risques dits accidentels examineacutes dans le cadrede ce rapport


12 BIBLIOGRAPHIE[1] C SERVAIS (Deacuteleacutegueacute Geacuteneacuteral du Club Biogaz)

Suppleacutement Energie Plus ndeg 308 du 15 juin 2003 (Dossier Biogaz)

[2] JCVERCHIN (Preacutesident du Club Biogaz)

Suppleacutement Energie Plus ndeg 322 du 15 mars 2004 (Dossier Biogaz)

[3] MALLAUX (MEDD)

Email du 6 feacutevrier 2005

[4] FABIVEN (Deacuteleacutegueacute Appui agrave lrsquoAdministration ndashINERIS)

CR de la reacuteunion du 14 feacutevrier 2005 sur lrsquoeacutetude Biogaz dans le cadre duprogramme DRA 32 et proposition drsquoun cahier des charges

[5] AACCORSI

Rapport final reacutefeacuterenceacute CL 39421 du 30avril 2002 sur la reacuteglementationapplicable agrave une installation de meacutethanisation drsquoOrdures Meacutenagegraveres

[6] C SERVAIS (Deacuteleacutegueacute Geacuteneacuteral du Club Biogaz)


[7] Dossier Biogaz publieacute dans Energie Plus ndeg 213 du 15 octobre 1998

[8] H ENGELI et K EGGERRapport FAT ndeg 530 1999 - Suisselaquo Regravegles de seacutecuriteacute pour les installations de biogaz agricoles raquo

[9] GT6 (ADEME-GDF-FAIRTEC-CEFT-Club Biogazhellip)CR de la reacuteunion laquo Qualification des biogaz raquo du 080704

[10] Base ARIA du BARPI (MEDD)Inventaire dans les centres de stockage de deacutechets meacutenagers(derniegravere mise agrave jour le 180305)


[11] A ACCORSIDRA 11- Rapport intermeacutediaire Opeacuteration A ndash270105laquo Explosibiliteacute des gaz et vapeurs

Caracteacuterisation des conditions drsquoinflammabiliteacute et de deacutetection du biogaz raquo

[12] Union allemande des feacutedeacuterations professionnelles agricoleslaquo Regravegles de seacutecuriteacute applicables aux uniteacutes de biogaz agricoles raquo

Document de travail 69 ndash Mise agrave jour du 050902

[13] AACCORSI LDUPONT

laquo Le biogaz plus dangereux ou moins dangereux que le meacutethane pur raquo

Projet ndash Juillet 2005

[14] ATEE-Club Biogaz

laquo Biogaz les voies de valorisation raquo

ENERGIE PLUS ndeg 213 du 151098

[15] Energie Gaz Naturel

wwwgazdefrancecom

[16] PCOUPECHOUX

laquo En France le gaz tue encore raquo

Le Monde diplomatique - Aoucirct 2004

[17] RENAULTlaquo La cogeacuteneacuteration agrave Flins raquo - 15042005

wwwdeveloppement-durablerenaultcomss4chtm

[18] JPOULLEAU

Caracteacuterisation des BIOGAZ

Bibliographie - Mesures sur sites octobre 2000

[19] SOLAGRO et Agence de lrsquoeau Adour-Garonne

La digestion anaeacuterobie des boues urbaines

Etat des lieux eacutetat de lrsquoart ndash 2001


[20] ATEE

La reacuteglementation du biogaz ndash aoucirct 2005

[21] MDARTIGALONGUE DJEANJEAN CLACOURLe biogaz

Etude reacutealiseacutee en 22032004 lors de lrsquoAtelier Changement Climatique agrave lrsquoEcoleNationale des Ponts et Chausseacutes (ENPC)

wwwenpcfrfrformationsecole_virttra-elevescccc0304

[22] SSIGE (Zurich)Directives pour lrsquoinjection de biogaz dans le reacuteseau de gaz naturel

G13 - Edition de janvier 2004

[23] ATEE Club Biogaz

GT6 laquo qualification des biogaz raquo

CR de reacuteunion du 26 mars 2004


13 LISTE DES ANNEXES

Repegravere Deacutesignation Nombrede pages

Annexe1 Reacutesultats de mesure sur site faites par lrsquoINERIS 1

Annexe 2 Regravegles de seacutecuriteacute pour les uniteacutes de biogaz agricoles 50



Etude comparative des dangers et des risques

lieacutes au biogaz et au gaz naturel

PARIS (75)

Ministegravere de lrsquoEcologie et du Deacuteveloppement Durable

J BROZ








Accidentels


Visa


TABLE DES MATIERES


2 INTRODUCTION 7










































11 CONCLUSION 34

12 BIBLIOGRAPHIE 35

























































(BIOGAZ 3)




()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



_









Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















wwwgazdefrancecom

[16] PCOUPECHOUX





[18] JPOULLEAU







[20] ATEE























Accidentels


Visa


TABLE DES MATIERES


2 INTRODUCTION 7










































11 CONCLUSION 34

12 BIBLIOGRAPHIE 35

























































(BIOGAZ 3)




()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



_









Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















wwwgazdefrancecom

[16] PCOUPECHOUX





[18] JPOULLEAU







[20] ATEE

















TABLE DES MATIERES


2 INTRODUCTION 7










































11 CONCLUSION 34

12 BIBLIOGRAPHIE 35

























































(BIOGAZ 3)




()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



_









Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















wwwgazdefrancecom

[16] PCOUPECHOUX





[18] JPOULLEAU







[20] ATEE




































11 CONCLUSION 34

12 BIBLIOGRAPHIE 35

























































(BIOGAZ 3)




()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



_









Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















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[16] PCOUPECHOUX





[18] JPOULLEAU







[20] ATEE







































































(BIOGAZ 3)




()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































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()

CH4 45 60 68

CO2 32 33 26

N2 17 1 1

O2 2 0 0

H2O 4 6 5

(mgm3)

H2S 5-20 100-900 400








Elevageporcin

STEP

CH4 () 790 502 676 487 646 616

CO2 () 148 416 309 489 247 276

N2 () 38 112 050 041 563 321

H2 () lt 0002 lt 0002 lt 0002 0050 lt0002 lt 0002

H2O () 139 152 133 144 137 164

CO (ppm) 12 5 22 10 28 29


720 160 18 280 1510 3150












Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































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Elevageporcin

STEP



S 975 200 25 370 2000 3750






Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































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Composition( vol)


transit)



Algeacuterie(par

Montor)

CH4 973 835 882 962 912 886

C2H5 21 36 54 12 65 82

C3H8 02 07 12 03 11 2

C4H10 01 02 04 01 02 06

C5H12 - 01 02 01 - traces

N2 03 108 32 18 1 06

CO2 - 11 14 03 - -

O2 - - - - - -



















TeneursCH4-CO2

LIE (CH4) LSE (CH4)









6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










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Soufre total (mgm3)
























































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6 10 26 10 3

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(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

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5 Pas deVLE

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- CO lt 150 mg Nm3










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Soufre total (mgm3)
























































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6 10 26 10 3

Densiteacute(kgm3)

12 07 21 072 009


09 054 151 055 007


(degC)

700 650 470 650 585


lrsquoair(ms)

025 039 042 047 043


6 -12 44 -15 17 ndash109 44 ndash165 4 -77


air(m3m3)

57 95 239 95 24






































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

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5 Pas deVLE

525 150 50 1200








- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




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[18] JPOULLEAU







[20] ATEE




















































































VLE en mg m3





3 Pas deVLE

225 50 50 250


15 Pas deVLE

225 150 50 300


5 Pas deVLE

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- CO lt 150 mg Nm3










le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















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[20] ATEE






















le 60 le 60



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Soufre total (mgm3)
























































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















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[18] JPOULLEAU







[20] ATEE



































































[3] MALLAUX (MEDD)




[5] AACCORSI




















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[20] ATEE
















Etude comparative des dangers et des risques liés au ... · ... GAZ NATUREL ET GAZ DE PÉTROLE ......

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