Les processus de cogénération dans les STEP: technologie contribuant à la durabilité environnementale et énergétique

5 June, 2023

Article de Fernando Díaz, directeur des infrastructures d'Incatema, à l'occasion de la célébration de la Journée mondiale de l'environnement.

Dans un monde où les ressources naturelles sont de plus en plus rares et où les préoccupations environnementales augmentent, les stations d'épuration des eaux usées (STEP) jouent un rôle clé dans la préservation des écosystèmes et de la santé publique. Ces installations sont essentielles pour traiter les eaux usées avant leur réintroduction dans l'environnement, ce qui permet d'éviter toute pollution nocive.

L'un des facteurs à prendre en compte dans l'économie circulaire est le grand potentiel des STEP pour la production et l'utilisation d'énergie à partir du biogaz généré lors du traitement de leurs boues, ce qui, d'un point de vue économique et environnemental, est très intéressant car, d'une part, les coûts de gestion des déchets sont minimisés et, d'autre part, l'utilisation des déchets générés a un impact positif sur l'environnement.

Les boues sont générées au cours des différentes étapes du traitement des eaux usées dans une STEP. Lors de la digestion anaérobie (en l'absence d'oxygène), les boues produites sont soumises à un processus par des organismes anaérobies, ce qui entraîne la production de méthane (CH4) et de dioxyde de carbone (CO2).

Le méthane, qui est hautement inflammable, peut être exploité pour produire de l'énergie par combustion dans des moteurs, des turbines ou des chaudières, seul ou mélangé à d'autres combustibles. En outre, il peut être utilisé comme biocarburant dans la station elle-même ou pour produire de l'énergie thermique et électrique.

C'est la raison pòur laquelle les STEP sont des installations idéales pour accueillir des processus de cogénération, laquelle est définie comme la production et l'utilisation conjointes de deux ou plusieurs types d'énergie différents, normalement de l'énergie thermique et de l'énergie électrique, à partir d’un même combustible. La technologie de cogénération la plus couramment utilisée dans les STEP est celle développée au moyen d'un moteur alternatif. Dans ce type de système, le gaz (qui fait office de combustible) est introduit pour effectuer une réaction de combustion au cours de laquelle une grande quantité d'énergie thermique est libérée et convertie en énergie mécanique et électrique.

Grâce au processus de cogénération, les stations d'épuration utilisent l'énergie thermique produite pour maintenir la température du digesteur anaérobie et pour chauffer les boues avant le processus de déshydratation. En outre, l'électricité produite peut être utilisée pour faire fonctionner la station d'épuration, ce qui accroît son efficacité et son engagement environnemental. Elle est utilisée pour l'autoconsommation de la STEP et l'excédent, s'il est produit, est vendu au réseau électrique.

Au lieu de rejeter simplement le biogaz dans l'atmosphère, les STEP peuvent donc l'utiliser pour produire de l'électricité et de la chaleur grâce à un système de cogénération qui ne présente que des avantages : tout d'abord, il réduit la dépendance à l'égard des sources d'énergie conventionnelles, telles que le charbon ou le gaz naturel, en exploitant une ressource renouvelable et disponible localement, telle que le biogaz.

Deuxièmement, étant donné que le procédé permet aux STEP d'être autosuffisantes sur le plan énergétique, il permet de réaliser d'importantes économies sur les coûts énergétiques et d'obtenir des installations plus efficaces sur le plan économique. Enfin, des avantages socio-économiques supplémentaires sont obtenus pour les communautés locales où sont situées ces stations d'épuration, car des emplois sont créés pour l'entretien et l'exploitation de ces systèmes de cogénération. Les systèmes de cogénération dans les stations d'épuration peuvent donc être un exemple remarquable de la manière dont la technologie et l'innovation contribuent à la durabilité environnementale et énergétique.