Épuration des biogaz par adsorption en vue d’une valorisation énergétique en pile à combustible de type SOFC
Authors: Sigot Léa , DUCOM Gaëlle , Benadda Belkacem , Lebovits Frédérique , Paradowski Vincent , Labouré Claire 
Published: June 2015

Biogas is mainly composed of methane and carbon dioxide, but it also contains trace compounds detrimental for SOFC application. It is therefore necessary to remove these contaminants from the biogas. Three pollutant families have been identified: sulfur-containing compounds, volatile organic silicon compounds (VOSiCs) and chlorinated compounds..In this paper, lab-scale adsorption tests were performed on synthetic polluted gas to evaluate the performance of a polishing treatment to remove hydrogen sulfide (H2S – sulfur compound), octamethylcyclotetrasiloxane (D4 – VOSiC) and cis-1,2-dichloro-ethene (C2H2Cl2 – chlorinated compound). Four kinds of adsorbents were tested: an activated carbon (AC), a silica gel (SG), a zeolite (Z) and an impregnated activated carbon (IAC). Adsorbed quantities and breakthrough times were greatly dependent on the adsorbate/adsorbent couple. On the one hand, SG was the most efficient adsorbent for D4 removal, with an adsorption capacity of 216−259 mgD4/gSG. On the other hand, Z and AC seemed more appropriate for C2H2Cl2 removal, with adsorption capacities higher than 41 mgC2H2Cl2/gAC and 50 mgC2H2Cl2/gZ. Z was also the best adsorbent for H2S removal on dry gas, with an adsorption capacity higher than 133 mgH2S/gZ. The influence of the bed height on H2S and D4 adsorption performance was studied. Competition phenomena were also investigated for pollutants in mixture.

Le biogaz est principalement composé de méthane et dioxyde de carbone. Cependant, il contient également des composés traces nuisibles pour une valorisation en pile à combustible de type SOFC. Il est donc nécessaire d’éliminer ces composés du biogaz. Trois familles de polluants ont été identifiées : les composés soufrés, les composés organiques du silicium (COVSi) et les composés chlorés. Dans ce papier, sont reportés des essais d’adsorption réalisés à l’échelle du laboratoire avec des gaz synthétiques pollués pour évaluer les performances d’un traitement d’affinage pour éliminer le sulfure d’hydrogène (H2S – composé soufré), l’octame-thylcyclotetrasiloxane (D4 – COVSi) et le cis-1,2-dichloroéthène (C2H2Cl2 – composé chloré). Quatre types d’adsorbants ont été évalués : un charbon actif (CA), un gel de silice (GS), une zéolithe (Z) et un charbon actif imprégné (CAI). Les quantités adsorbées et les temps de percée sont fortement dépendants du couple adsorbat/adsorbant. Le GS est l’adsorbant le plus efficace pour l’élimination du D4 avec une capacité d’adsorption de l’ordre de 216−259 mgD4/gGS. Par contre, la Z et le CA semblent plus appropriés pour l’élimination du C2H2Cl2, avec des capacités d’adsorption correspondant à plus de 41 mgC2H2Cl2/gCA et 50 mgC2H2Cl2/gZ. La Z est également le meilleur adsorbant pour l’élimination d’H2S sur gaz sec avec une capacité d’adsorption supérieure à 133 mgH2S/gZ. L’influence de la hauteur de lit sur les performances d’adsorption d’H2S et du D4 a été étudiée. Les polluants ont également été étudiés en mélange afin d’identifier d’éventuels phénomènes de compétition.