Analyse comparative des procédures de mise à l’essai et de vérification pour la digestion anaérobie et la production combinée de chaleur et d'électricité dans les applications de traitement des eaux usées municipales

Analyse comparative des procédures de mise à l’essai et de vérification pour la digestion anaérobie et la production combinée de chaleur et d'électricité dans les applications de traitement des eaux usées municipales

ÉTAT: Terminé

I. Aperçu

Ce projet a permis de déterminer et de comparer les méthodes d’essai existantes et les procédures de vérification pour la digestion anaérobie (DA) et les systèmes de production combinée de chaleur et d'électricité (PCCE) dans les usines de traitement des eaux usées (UTEU). DA – Un processus naturel dans lequel les microorganismes décomposent les matières organiques en l’absence d’oxygène – produit de la biométhane riche en énergie (bioénergie) qui peut être convertie à de l’électricité utilisable à l’aide des technologies de PCCE et de la chaleur perdue de la production d’électricité utilisée à une fin productive. Le remplacement des combustibles fossiles par la bioénergie réduit le gaz résiduel de méthane à l’atmosphère provenant des activités de traitement des eaux usées municipales, qui peuvent entraîner des diminutions considérables des émissions de gaz à effet de serre (GES).

Lorsqu’elle est appliquée aux UTEU municipales, un flux existant de déchets peut être converti en énergie renouvelable à l’aide d’un système combiné de DA et de PCCE. L’analyse comparative était axée sur les sources municipales d’eaux usées; cependant, si des flux de déchets organiques sont réacheminés aux UTEU municipales, il est possible d'atteindre encore plus d’économies, de potentiel d’énergie et de flux de rentrées en produisant et en vendant de l’énergie sur place dans le réseau. Ces avantages correspondent directement aux objectifs de recherche du Dialogue sur l'énergie propre (DEP), tels que de produire de l’énergie renouvelable, d’améliorer la résilience du système d’alimentation communautaire en produisant de l’énergie distribuée et en diminuant les émissions de GES. Des avantages supplémentaires comprennent des réductions des déchets résiduels et des coûts opérationnels des UTEU en réduisant la demande énergétique au niveau de l’installation et en augmentant la production de recettes du traitement des flux de déchets.

Les UTEU municipales sont de bons candidats pour une collaboration entre les États-Unis et le Canada dans le cadre du DEP, grâce à l'énorme quantité d'énergie qui peut être puisée. Les UTEU varient de petites installations privées qui traitent les eaux usées sanitaires pour l’aménagement résidentiel aux grandes installations régionales qui traitent des millions de gallons d’eaux usées résidentielles et industrielles par jour. Les gouvernements réglementent de nombreux types d’UTEU et en adoptant la technologie de la DA et de la PCCE, ils ont le potentiel de réduire un grand pourcentage des coûts énergétiques municipaux.

Un certain nombre de territoires en Amérique du Nord ont mis en œuvre des politiques de gestion des déchets résiduels afin de supprimer progressivement l’élimination des matières organiques, et encourager l’innovation dans le domaine de la technologie de la DA. Les municipalités, les gouvernements régionaux et les entités privées peuvent maintenant choisir à partir de plusieurs technologies et méthodes d’opération. Cependant, il est difficile de comparer différents systèmes de DA et de PCCE en raison de bénéfices et de défis différents. En conséquence, l'élaboration de procédures d'essai et d'un protocole de vérification est nécessaire, particulièrement pour évaluer leur potentiel de production d’énergie et d’efficacité de traitement.

Les responsables des programmes de vérification de technologies environnementales (VTE) en Amérique du Nord peuvent utiliser la procédure d’essai de performance et le protocole de vérification. Ces programmes permettent de valider les allégations de performance des technologies environnementales, des processus et des produits dans leurs pays respectifs. Bien que le programme de VTE de la U.S. Environmental Protection Agency soit terminé en février 2014, le protocole sera indispensable aux utilisateurs qui ont besoin d'une méthode obtenue de manière indépendante pour évaluer des technologies de DA et de PCCE aux États-Unis. L’utilisation d’un protocole de vérification par les responsables du programme canadien de la VTE facilitera la comparaison des systèmes de DA et de PCCE dans l’ensemble des territoires et permettra de réduire le risque associé à son adoption par les UTEU municipales au Canada et aux États-Unis.

On a attribué un contrat à la Battelle Memorial Institute (Battelle) pour entreprendre ces travaux en s’appuyant sur ce qui suit :

  1. Il est un des plus grands organismes de R-D sans but lucratif à l’échelle mondiale en service depuis 1929. Il a un portefeuille de recherche considérable dans le domaine de l’énergie et de l’environnement et se spécialise dans des services de vérification et d'essais des technologies pour le programme de VTE des États-Unis et d'autres organisations. 
  2. Ces membres ont une connaissance solide de la R-D en énergie propre et de mise à l'essai de la performance, car ils ont terminé un montant considérable de travail technique connexe dans le passé.
  3. Ces membres connaissent les procédures liées à la mise à l’essai du rendement et des protocoles de vérification dans l'optique de la VTE, à titre d'un de six centres qui ont exécuté le programme de VTE des États-Unis. 
  4. Le travail est entrepris pour le DEP, qui vise à encourager une collaboration bilatérale en sciences et en technologies axées sur l'énergie propre entre le Canada et les États-Unis. La sélection d’un entrepreneur des États-Unis pour cette étude s’harmonise avec le mandat du DEP.

II. Description du projet

Les deux objectifs principaux du projet étaient ce qui suit :

  1. Évaluer les limitations et les avantages des méthodes d'essai et des procédures de vérification existantes pour les technologies de DA et de PCCE pour les UTEU municipales au Canada et aux États-Unis;   
  2. Recommander des paramètres de performance, des méthodes d'essai et des procédures de vérification qui peuvent être utilisés pour élaborer un protocole de vérification pour les technologies de DA et de PCCE pour être utilisé par les programmes de VTE en Amérique du Nord.

Voici les principaux éléments obligatoires du projet :

  1. Déterminer et examiner les procédures de vérification et d’essai des États-Unis et du Canada pour la qualification de la performance des technologies de DA et de PCCE;
  2. Faire une analyse comparative des méthodes d’essai et des protocoles de vérification existants pour les technologies de DA et de PCCE au Canada et aux États-Unis;
  3. Préparer un résumé tabulaire de l'analyse comparative qui met en relief les avantages et les limitations de chaque procédure;
  4. Rédiger un rapport sur les résultats de l’analyse comparative, y compris les points de repère proposés de performance et de méthodes d’essai recommandées ainsi que des procédures de vérification qui peuvent être utilisées à élaborer un protocole de vérification pour les technologies de DA et de PCCE.

III. Durée du projet

Du 22 janvier 2014 au 31 mars 2014. Une copie du rapport est disponible sur demande.

IV. Partenaires et participants 

  • Environnement Canada
  • Battelle Memorial Institute
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