Qu'est-ce que le H₂S ?
Le sulfure d'hydrogène (H₂S) est un gaz incolore connu pour son odeur caractéristique d'oeuf pourri. Son odeur désagréable n’est pas l’unique des problèmes qu'il pose ; le H₂S est en effet hautement toxique et corrosif, ce qui en fait un problème sérieux dans des secteurs tels que le traitement des eaux usées, la production de biogaz, l'exploitation minière, l'aquaculture et le raffinage du pétrole.
Comment se forme le H₂S ?
Le H₂S est principalement généré par la décomposition de la matière organique par de bactéries en anaérobies (environnements privés d'oxygène). Ce processus, connu sous le nom de digestion anaérobie, est réalisé par des bactéries sulfato-réductrices. Ces conditions se rencontrent naturellement dans les marécages, les sédiments marins et les zones géothermiques, mais aussi dans les systèmes artificiels tels que les égouts et les méthaniseurs. Aussi, dans les systèmes de traitement des eaux usées et les usines de biogaz, le H₂S est un sous-produit courant. Sa formation est influencée par plusieurs facteurs :
- Type et quantité de matière organique
- Température et pH
- Dynamique de l'écoulement et temps de rétention
- Présence de sulfates et de bactéries anaérobies
En raison de sa densité (plus lourd que l'air), le H₂S a tendance à s'accumuler dans les espaces bas, ce qui présente un risque élevé d'exposition soudaine et concentrée.
Les problèmes causés par le H₂S
Odeurs et nuisances
Même à de très faibles concentrations, le H₂S est détectable à l'odeur. Les plaintes concernant les odeurs de H₂S sont fréquentes dans les zones proches des systèmes de méthanisation et de traitement des eaux usées.
Toxicité
Le H₂S est un puissant inhibiteur de la respiration cellulaire. L'inhalation peut affecter le système nerveux et les poumons, entraînant des symptômes allant des maux de tête et des nausées à la perte de conscience ou à la mort dans les cas les plus graves. Même une exposition chronique à de faibles niveaux peut entraîner des problèmes de santé.
Corrosion et dommages aux infrastructures
L'un des impacts les plus coûteux du H₂S est la corrosion. Lorsque le H₂S rencontre de l'humidité, il peut être oxydé par des bactéries telles que Thiobacillus thiooxidans en acide sulfurique (H₂SO₄). Cet acide attaque agressivement le béton et le métal, entraînant :
- Dégradation accélérée des canalisations et des équipements
- Maintenance et réparation fréquentes
- Perturbations opérationnelles et augmentation des coûts
Le béton exposé à 20 ppm de H₂S peut se détériorer de 2-3cm tous les 5 ans. Prévenir la formation de H₂S est bien plus efficace et durable que d'en traiter les symptômes.
Comment l'oxygène empêche la formation de H₂S
Le principe
L'oxygène joue un rôle essentiel dans l'inhibition de la formation de H₂S. En maintenant des conditions aérobies, nous supprimons l'activité des bactéries sulfato-réductrices qui ne sont actives que dans des environnements anaérobies. En d'autres termes : pas d'anaérobiose, pas de H₂S.
Pourquoi utiliser l'oxygène ?
Les traitements conventionnels tels que le nitrate de calcium, les sels de fer ou l'hypochlorite de sodium sont couramment utilisés pour gérer les sulfures, mais ils présentent des inconvénients : risques liés au stockage des produits chimiques, coûts récurrents, production de boues et efficacité limitée à long terme.
L'oxygène pur, en revanche, offre une solution propre, efficace et permanente. En augmentant directement les niveaux d'oxygène dissous dans le système :
- Les zones anaérobies sont éliminées.
- Les bactéries réduisant les sulfates sont surpassées par les microbes aérobies.
- La formation de H₂S est évitée à la source, et pas seulement masquée ou neutralisée après coup.
Avantages de l'oxygène par rapport aux traitements chimiques traditionnels
Dans les industries du biogaz et du traitement des eaux usées, le dosage de l'oxygène est de plus en plus reconnu pour sa simplicité, sa fiabilité et son efficacité par rapport aux alternatives chimiques :
Méthode de traitement |
Avantage |
Inconvénients |
| Nitrates de calcium | Supprime temporairement les H₂S | Coût récurrent élevé, manipulation de produits chimiques |
| Chlorure de fer (FeCl3) | Réagit avec H₂S pour former des solides | Formation de boues, interférence avec le pH |
| Hypochlorite de sodium | Oxyde l'H₂S | Sous-produits toxiques, risques pour la sécurité |
| Oxygène pur | Prévient biologiquement le H₂S à la source | Nécessite un système de dosage |
Comment injecter l'oxygène pour prévenir le H₂S
Cas 1: Biogaz Production
Dans les digesteurs anaérobies où le biogaz est généré à partir de déchets organiques, le H₂S est un contaminant courant. Pour transformer le biogaz en biométhane, le H₂S doit être éliminé.
Solution : Injecter de l'oxygène pur directement dans le digesteur par microdoses. L'oxygène favorise la croissance des bactéries oxydantes du soufre qui convertissent le H₂S en soufre élémentaire, qui peut être séparé.
Principales considérations :
- Le dosage de l'oxygène est contrôlé avec précision (typiquement entre 0,3 % et 1 % du volume de biogaz).
- Un système de prévention des retours d'eau garantit que le biogaz ne pénètre pas dans le stockage d'oxygène.
- Le processus est continu et s'intègre parfaitement aux technologies de valorisation du gaz telles que le PSA, les membranes ou les unités de récupération du CO₂.
Cas 2 : Réseaux d'eaux usées et d'égouts
Dans les conduites de refoulement et les égouts, le H₂S se forme en raison des longs temps de rétention et des conditions stagnantes et anaérobies.
Solution : Utiliser un système de suroxygénation comme un cône à oxygène pour dissoudre de grandes quantités d'oxygène dans les eaux usées.
Comment ça marche :
Exemple d’un système de cône ECO2 alimenté en O2 par un générateur NOVAIR
- Un flux latéral d'eaux usées brutes est pompé dans une chambre de dissolution de forme conique.
- De l'oxygène pur est injecté, formant un nuage dense de microbulles avec une très grande surface de contact gaz-liquide.
- Le flux riche en oxygène est réinjecté dans l'égout principal ou la conduite de refoulement, maintenant des niveaux d'oxygène dissous qui empêchent la formation de H₂S.
Avantages :
- Atteint des niveaux élevés de D.O
- Système compact et économe en énergie
- Pas besoin d'additifs chimiques ni d'entretien fréquent
Conclusion : Choisir l'oxygène pour un contrôle de l'H₂S propre, sûr et durable
Le sulfure d'hydrogène est plus qu'une simple nuisance olfactive, c'est un gaz dangereux qui menace la sécurité des travailleurs, l'intégrité des infrastructures et la qualité de l'environnement. Il est beaucoup plus efficace de prévenir sa formation que d'essayer d'en gérer les conséquences. L'utilisation d'oxygène pur pour éliminer les conditions anaérobies est une solution éprouvée, propre et efficace pour les usines de biogaz et les réseaux d'égouts. Elle élimine la cause première du H₂S, évite les inconvénients des traitements chimiques et favorise la durabilité à long terme.
Que vous exploitiez une installation de traitement des eaux usées, une usine de biogaz ou un réseau d'égouts municipal, envisagez de passer à la prévention à base d'oxygène comme principale stratégie de contrôle du H₂S.
