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Le méthane (CH₄) est un gaz incolore et inodore extrêmement inflammable produit naturellement et dans le cadre de procédés industriels et biologiques. La surveillance des niveaux de méthane est essentielle pour la sécurité, l’efficacité opérationnelle et la conformité réglementaire dans les secteurs industriel, des eaux usées, des sites d'enfouissement et de l'énergie. Une détection fiable permet de repérer rapidement les fuites, de réduire les risques d'explosion et d'appuyer les efforts de réductions d'émissions de gaz à effet de serre.
Le méthane (CH₄) est un hydrocarbure simple composé d’un atome de carbone et de quatre atomes d’hydrogène. Il se forme naturellement lors de la décomposition anaérobie dans les milieux humides, les sites d’enfouissement et les installations de traitement des eaux usées. Il est également produit à l’échelle industrielle lors de l’extraction du pétrole et du gaz, de l’exploitation minière du charbon et de la fabrication de produits chimiques.
Dans le secteur du traitement de l'eau et des eaux usées, le méthane est généralement un sous-produit de la digestion anaérobie, au cours de laquelle des microorganismes décomposent la matière organique dans des milieux exempts d'oxygène. Ce gaz peut être recueilli afin de produire de l'énergie renouvelable ou évacué de manière sécuritaire afin d'éviter les accumulations. Cependant, comme il est hautement inflammable et qu'il contribue au réchauffement de la planète (25 fois plus que le dioxyde de carbone), sa surveillance continue est essentielle autant du point de vue de la sécurité que de celui de la durabilité.
La surveillance du méthane est essentielle pour détecter les fuites, prévenir les explosions et maintenir la conformité aux normes de qualité de l’air et de santé et sécurité au travail. Des concentrations supérieures à la limite inférieure d’explosivité (LIE), soit environ 5% dans l’air, présentent un risque sérieux d’incendie ou d’asphyxie, tandis que même de faibles émissions contribuent à l’accumulation de gaz à effet de serre et à des pertes d’efficacité des procédés.
Une détection précise du méthane offre les avantages suivants aux exploitants :
Différentes approches peuvent être adoptées pour la mesure du méthane en fonction des besoins des procédés, de la précision requise et des conditions du site. Les installations se fient généralement à une combinaison de tests périodiques et de surveillance en continu afin de préserver la sécurité et la visibilité opérationnelle.
Parmi les mesures courantes du méthane, notons les suivantes :
La précision des mesures repose sur un étalonnage adéquat, un débit d’échantillon stable et une compensation de la température et de la pression. Le choix de l’approche appropriée dépend des conditions du site, de la fréquence de surveillance et des exigences en matière de sécurité, et non uniquement du type de capteur.
Il importe de comprendre les différentes variables qui ont une incidence sur la génération et la détection du méthane afin de favoriser la sécurité des activités et une surveillance plus fiable.
Activité biologique : Le méthane se forme lors de la digestion anaérobie de matière organique dans des environnements pauvres en oxygène, comme les digesteurs, les étangs d’épuration et les sites d’enfouissement. La température, le pH et le taux de charge font partie des facteurs qui influent sur les taux d'émission.
Température et pression : La solubilité du méthane diminue lorsque la température augmente ou que la pression baisse, ce qui peut entraîner un dégagement de gaz dans des espaces confinés. Des variations saisonnières ou liées aux procédés peuvent alors provoquer des pics de concentration.
Conception du système et ventilation : Une collecte inefficace ou une ventilation inadéquate peuvent entraîner des accumulations dangereuses de gaz, tandis que des fuites dans les joints ou les conduites peuvent causer une migration involontaire.
Positionnement des capteurs : Comme le méthane est plus léger que l'air, les capteurs doivent être installés en hauteur ou près de plafonds pour plus de précision dans les endroits clos.
La surveillance du méthane est complexifiée par sa faible densité et son inflammabilité. La dispersion rapide, l’humidité, la poussière et les variations de température peuvent influer sur les mesures, tandis que la dérive de l'étalonnage ou l’encrassement des capteurs peut entraîner des imprécisions. Les vérifications ponctuelles offrent une visibilité limitée sur des conditions variables, ce qui souligne l’importance des systèmes de surveillance continue en temps réel dans les environnements critiques pour la sécurité.
Une surveillance fiable du méthane requiert des instruments qui offrent des données de manière stable et continue dans des conditions exigeantes. Les appareils portables sont utiles pour des vérifications ponctuelles ou de conformité, et les dispositifs d'analyse fixe ou en ligne sont préférables dans les cas suivants :
Ces systèmes fournissent des lectures immédiates qui permettent des réponses de sécurité automatisées, par exemple l’activation de la ventilation ou le déclenchement de séquences d’arrêt, lorsque les concentrations dépassent les seuils sécuritaires. L’intégration aux réseaux de contrôle de l’installation ou aux plateformes numériques permet aux exploitants de suivre les tendances de performance, de maintenir la conformité et de favoriser une gestion proactive des risques.
Le méthane est souvent mesuré parallèlement à des gaz comme le sulfure d'hydrogène (H₂S), le dioxyde de carbone (CO₂) et l'oxygène (O₂) afin d'évaluer la qualité de l'air, l'efficacité de la combustion et la performance de la digestion anaérobie. La surveillance conjointe de ces paramètres offre une vue complète des gaz présents, assurant des opérations sécuritaires et une récupération énergétique optimale dans les applications liées aux eaux usées, aux sites d’enfouissement et aux environnements industriels.
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Chef de file de son secteur pour la mesure du débit, la qualité de l'eau et les produits de contrôle, Badger Meter dessert les services d'eau, les municipalités et les clients commerciaux et industriels du monde entier.
