Des méthodes éprouvées pour réduire les émissions de dioxyde de soufre (SO2)

27 juin, 2019 | Blogue

JOE NAVA, ing.

Directeur Biocarburants, pétrole et gaz, centre du Canada

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Des règlements plus stricts sont adoptés pour réduire les émissions de SO2 mesurées en vertu de divers paramètres. Au Canada, quatre provinces, soit le Québec, le Nouveau-Brunswick, la Nouvelle-Écosse et l’Ontario, sont tenues de réduire leurs émissions de SO2 pour respecter la réglementation en vigueur et la Stratégie pancanadienne sur les émissions acidifiantes.

Ainsi, en Ontario, depuis sa révision de 2019, le Règlement 419/05 prescrit des limites d’émissions plus de 2,5 fois inférieures aux limites précédentes. Des normes rigoureuses sont aussi en vigueur au Québec (chapitre Q-2, r. 4.1 du Règlement sur l’assainissement de l’atmosphère) et font l’objet de mises à jour continues depuis 2016.

Le Canada a aussi adopté des normes de qualité de l’air ambiant. Aux États-Unis, le Clean Air Act exige des mesures de surveillance et des plans d’atténuation soutenus depuis plus de 10 ans.

Les risques associés au SO2

Une exposition de courte durée au SO2 peut causer des maladies du système respiratoire et entraîner des difficultés à respirer. Selon certaines études, le SO2 et d’autres oxydes de soufre contribuent à la formation de pluies acides qui peuvent endommager des écosystèmes fragiles.

En général, les émissions qui produisent de fortes concentrations de SO2 mènent aussi à la formation d’autres oxydes de soufre (SOx). S’ils sont en contact avec d’autres composés dans l’atmosphère, les SOx se transforment parfois en petites particules qui peuvent contribuer à la pollution par matières particulaires. Les particules fines peuvent pénétrer profondément dans les poumons et, en quantité suffisante, contribuer à causer des problèmes de santé.

À fortes concentrations, les SOx gazeux sont susceptibles d’avoir des effets nuisibles sur la flore en endommageant le feuillage et en contaminant le sol. 

La plus importante source de SO2 dans l’atmosphère est la combustion de combustibles fossiles dans les centrales électriques et d’autres installations industrielles comme les sites d’exploitation minière, les centres de production de pétrole et de gaz et les raffineries.

Par exemple, en Ontario seulement, des émissions de SO2 sont produites dans les secteurs suivants :

Source : www.ontario.ca, 2019

Des solutions adaptées à chaque situation

Les émissions de SO2 sont proportionnelles à la teneur en soufre du carburant. S’il n’est pas possible de réduire la quantité de SO2 libérée durant le processus de combustion en utilisant un produit (principalement du carburant) qui a une plus faible teneur en soufre, il faut envisager d’autres mesures.

Pour les entreprises industrielles, il existe de nombreuses solutions qui tiennent compte de nombreux facteurs (réduction cible des émissions, options de livraison échelonnée et progressive, possibilités de monétiser un sous-produit sulfureux, disponibilité de services publics et capacité à traiter les charges d’alimentation).

En voici des exemples :

Élimination du soufre après la combustion

Il est possible de réduire les émissions de SO2 générées par la combustion et l’oxydation en traitant les gaz de fumée dans une cheminée avant leur émission dans l’atmosphère. Il s’agit de la désulfuration des gaz de fumée (DGF).

Désulfuration humide

Ce processus est le plus courant. La méthode est relativement simple : de la chaux ou du calcaire écrasé est mélangé avec de l’eau, ou de la soude caustique diluée dans l’eau, pour créer une suspension ou un liquide qui est ensuite vaporisé dans des gaz de fumée qui contiennent du soufre. Le sorbant réagit avec le SO2 et forme une suspension aqueuse d’espèces sulfureuses traitables qui peuvent être monétisées ou au moins éliminées de façon sécuritaire.

Désulfuration semi-sèche

Dans le système à pulvérisation sèche, une suspension de sorbant alcalin, généralement de la chaux, est injectée dans les gaz de fumée par une fine vaporisation. La chaleur des gaz de fumée entraîne l’évaporation de l’eau et le refroidissement des gaz. Le SOqui est présent réagit avec le sorbant desséchant pour former un produit de réaction à particules solides, sans eaux usées.

Selon les possibilités qu’offrent le site et les opérations connexes, d’autres systèmes peuvent être évalués : l’injection d’ammoniac, l’oxydation, un réactif à base de magnésium, comme la chaux, les cendres alcalines et un système au sodium et à la chaux. Il n’est toutefois pas nécessaire d’utiliser des systèmes complexes pour atteindre le résultat attendu : récupérer le soufre.

Réduction du SOattribuable au traitement des flux de gaz acides

De nombreuses installations de pétrole et de gaz (usines de production gazière ou raffineries) traitent le flux de gaz acides, qui contiennent principalement du sulfure d’hydrogène (H2S), pour réduire les émissions de SO2.

De nombreuses méthodes peuvent être utilisées. En plus du réglage précis de l’unité de récupération du soufre, l’ajout de phases de réaction peut augmenter la transformation du H2S en soufre élémentaire, et réduire ainsi les émissions de SO2. On peut aussi augmenter le nombre de phases de transformation en utilisant le procédé de Claus ou l’oxydation sélective, ou traiter davantage le gaz résiduaire (unités de traitement du gaz résiduaire).

Le dégazage du sulfure à la soufrière ou même l’enrichissement en oxygène sont aussi possibles. Ces méthodes peuvent améliorer la capacité de traitement et permettre le retrait d’une quantité supérieure de SO2 moyennant un investissement relativement faible.

Comptez sur nos experts pour vous aider

Les entreprises doivent évaluer les divers procédés de réduction des émissions de SO2 dans l’atmosphère en tenant compte de la réglementation de plus en plus rigoureuse et de la protection de l’environnement, qui est nécessaire. Chacune des méthodes présente des avantages et des limites sur les plans des coûts, de l’efficacité de l’élimination, de l’exploitation et des déchets produits. La sélection de la technique de contrôle doit donc être fondée sur des critères et des exigences précis.

Les propriétaires d’installations ont pour défi de créer des plans de surveillance et d’atténuation qui conviennent à des exploitations particulières, pour atteindre des cibles de réduction des émissions de la manière la plus économique qui soit. Nos experts pourront vous aider à procéder à une analyse minutieuse des émissions et des systèmes d’élimination du SO2, tout en tenant compte des dépenses en capital et des dépenses d’exploitation.

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