L’UdeS au sommet des universités canadiennes dans le design des procédés chimiques

Pour une 3^e année consécutive, une équipe d’étudiantes et d’étudiants en génie biotechnologique de l’Université de Sherbrooke, représentée par Samuel Mercier et Marc-Antoine Lauzon, a raflé le 1^er prix de la compétition canadienne SNC-Lavalin Plant Design Competition avec son projet sur la biométhanisation des drêches de brasseries. Ce concours en design de procédé chimique a eu lieu sous l’égide de la 62^e Conférence de la Société canadienne de génie chimique tenue à Vancouver du 14 au 17 octobre 2012.

«L’intégration de l’ensemble des connaissances acquises au cours de notre baccalauréat pour développer un procédé novateur respectant simultanément les critères économiques, sociaux, environnementaux et éthiques fixés par l’industrie a constitué notre principale difficulté», explique le futur ingénieur Samuel Mercier.

Le professeur Joël Sirois, du Département de génie chimique et de génie biotechnologique, soutient que cette 1^re position confirme le statut du programme en génie biotechnologique comme étant l’un des meilleurs au Canada pour former de futurs designers en procédés chimiques. De l’aveu de l’expert, le design constitue la partie artistique du génie puisqu’il n’y a aucune réponse précise et plusieurs réponses admissibles. Le professeur attribue le succès de ses étudiants notamment à ses grandes exigences, à leur préparation à une prise de décision sans avoir toutes les données au préalable et au travail d’équipe.

«En dehors des compétences techniques, ce projet de design m’a permis de gérer ma capacité de travailler en équipe de 5 à 10 personnes, dit Marc-Antoine Lauzon. En conséquence, le groupe doit fonctionner de manière autonome tout en planifiant l’horaire et en résolvant les conflits au fur et à mesure, ce qui n’est pas toujours facile.» Dix étudiants ont travaillé au projet dont Pierre-Olivier Corcos, Philippe Marcotte, François Pelletier-Bouchard, Geneviève Lafontaine, Guillaume Landry, Samuel Mercier et Marc-Antoine Lauzon. Le professeur Joël Sirois a dirigé le groupe.

Bien que tous les départements de génie chimique au Canada puissent participer à la compétition SNC-Lavalin, Sherbrooke tire son épingle du jeu année après année. En effet, depuis 2003, l’UdeS a remporté cinq premières places, soit en 2003, 2007, 2010, 2011 et 2012, une deuxième place en 2004 et une troisième place en 2008. Cette année, l’Université de la Colombie-Britannique a terminé deuxième et l’Université Dalhousie a fini troisième.

Résumé du projet

Le projet gagnant réalisé par les étudiants en génie biotechnologique de l’Université de Sherbrooke porte sur la conception d’une usine ultramoderne permettant la revalorisation des résidus de l’industrie brassicole (drêches humides et eaux usées) par un procédé de biométhanisation, et ce, dans une optique de développement durable. Plus spécifiquement, les étudiants ont développé la chaîne de transformation d’un procédé de biométhanisation des résidus végétaux de brasserie (drêches) et eaux usées pour en étudier la faisabilité technique, environnementale, sociale et économique.

La biométhanisation consiste en une série d'opérations de dégradation biologique de matières organiques qui se produisent en l'absence d'oxygène. Les produits résultant de la dégradation peuvent être classés en deux catégories : le biogaz et le digestat. Le biogaz est un mélange de méthane (CH₄), de dioxyde de carbone (CO₂) et de vapeur d'eau (H₂O). Le méthane est le principal constituant du gaz naturel. Le digestat est le résidu liquide contenant les matières non dégradées.

Les futurs ingénieurs de procédés ont reçu le mandat d’un partenaire industriel, en l’occurrence la firme d’ingénieurs consultants Seneca de Montréal, qui a soumis une problématique réelle et concrète. «Nous avons donc une obligation de travailler au meilleur de nos connaissances tout en faisant preuve de professionnalisme et de diligence, dit Marc-Antoine Lauzon. Ce sont des aptitudes qui ne sont pas nécessairement abordées au cours de notre cheminement académique. En ce sens, le projet de design du baccalauréat en génie biotechnologique nous prépare à la vie professionnelle à laquelle un ingénieur de procédé sera certainement confronté.»

L’usine Molson-Coors de Montréal génère annuellement 40 000 tonnes de drêche et 1,2 million de mètres cubes d’eaux usées. Elle servira de base de calcul en raison de sa taille typique. Pour améliorer le rendement et revaloriser les effluents de la brasserie, le traitement au sein de la même chaîne de transformation des eaux usées de la brasserie en combinaison avec les drêches sera préconisé. Cette décision a influencé les choix technologiques.

À cet égard, le procédé proposé permet le traitement de l’ensemble des drêches et 80 % des eaux usées, ce qui favorise une réduction significative de l’empreinte écologique de la brasserie. Selon les bilans de masse et d’énergie, la combustion du biogaz produit devrait générer 3700 kW, ce qui représente une économie annuelle d’environ 3 350 000 Nm³ de gaz naturel.

À la suite de l’analyse de sensibilité, l’équipe a ciblé le prix du gaz naturel comme étant le paramètre le plus influent sur la rentabilité du projet. Afin de mesurer l’impact d’une relocalisation de l’usine, on a également fait une étude plus approfondie. En fonction des critères de proximité de brasserie et du prix de vente du gaz naturel supérieur à celui au Québec, deux emplacements se démarquent. Les conclusions de l’étude suggèrent que le projet serait rentable dans l’État du Vermont et au Brésil. Ce résultat peut être principalement attribué au prix de vente du gaz naturel plus important en comparaison avec celui au Québec.