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Gazéification hydrothermale : une technologie émergente

04 Mar. 20

Dans le cadre de ces missions de développement du gaz vert voulues par la CRE, GRT Gaz soutient la filière de la gazéification hydrothermale. En quoi consiste cette technologie ? Quel en est son potentiel ? Ou en est l’état des recherches ? Tour d’horizon d’une technologie émergente.

Pour résumer et simplifier, La gazéification hydrothermale est à la biomasse liquide ce que la pyrogazéification est à la matière solide. Elle consiste à comprimer à pression élevée (300 bars) et à chauffer à une température supérieure à 400°C des déchets liquides avec un taux de matière sèche compris entre 5% et 50%. Cette opération permet d’obtenir des matières premières valorisables : du méthane (CH4), de l’eau claire riche en ammonium, du potassium et du phosphore utilisables en engrais. La gazéification hydrothermale est une technologie de traitement d’intrants peu ou pas valorisés à ce jour, comme par exemple, les boues digérées ou non de STEP (stations d’épuration des eaux usées), les effluents d’élevage, les digestats en sortie de méthanisation, les résidus liquides de l’industrie agro-alimentaire… Elle a comme principaux atouts un taux de conversion carbone élevé (supérieur à 90%), une faible production de cendres et biochar (ie. charbon à usage agricole ou sous-produit carboné microporeux résultant de la thermo-dégradation de la biomasse en l’absence d’oxygène), une émission très limitée de polluants atmosphériques, une conversion rapide, un rendement énergétique élevé ainsi qu’une certaine compacité (l’estimation actuelle donne une taille d’environ 250m2 pour traiter 3 tonnes/heures).

Il existe deux technologies de production : avec catalyseur à une température d’environ 400°C et sans catalyseur à une température plus élevée, environ 700°C. Nikolaos Boukis, du Karlsruhe Institute of Technologie (Allemagne) note qu’il reste certains freins à lever pour le développement de la technologie à l’échelle industrielle : des méthodes simple de séparation des sels minéraux pour leur valorisation, des matériaux peu coûteux pour résister à la corrosion pendant la réaction, ou bien encore la maîtrise parfaite de celle-ci pour diminuer au maximum la formation de composés carbonés solides.

Schéma de principe du procédé de gazéification hydrothermale
Source : Etude Potentiel de la Gazéfication Hydrothermale en France – GRT Gaz

Il n’empêche : la technologie est prometteuse ; une récente étude de GRT Gaz identifie un potentiel de traitement de 100 millions de tonnes d’effluents liquides sur les 340 millions produits annuellement en France. Ainsi, le seul traitement des effluents d’élevage, des boues de STEP et des digestats de méthanisation produirait à horizon 2050 un volume annuel de gaz renouvelable compris entre 58 et 138 TWh PCS, chiffres à rapprocher de la consommation de gaz attendue à cette même date, soit entre 280 et 360 TWh. Le suisse Treatech a démarré en 2019 un démonstrateur d’une capacité de 110kg/h. Il existe en Suisse 900 STEP qui ont toutes l’obligation d’incinérer leurs boues ; cette opération représente 2,5% des émissions de CO2 du pays !

D’une manière générale la technologie est aujourd’hui à un niveau de TRL (Technology Readiness Level) d’environ 7. Le plus grand démonstrateur au monde se situe au Pays-Bas et a été développé par SCW Systems. Sa capacité de traitement est de 2 tonnes/heure. En France, le CEA Liten développe un pilote de 100 kg/h dans le cadre du projet COMETHA avec le Syctom et le SIAAP (gestion des déchets et des stations d’épuration de Paris). Il estime que des sites basés sur des modules avec une capacité de traitement entre 100 et 300 kg/h sont une bonne solution. Cette taille permet en effet d’augmenter la capacité par un fonctionnement en parallèle, préférable à une augmentation du volume des batchs qui entraineraient des surcoûts importants de par l’épaisseur des matériaux traités. Il existe d’autres pilotes et démonstrateurs en Europe, chez les espagnols de Cade Soluciones (40 kg/h), les néerlandais de Biomass Technology Group (30 kg/h) et ceux de Bright Circular (100 kg/h). Les modèles d’affaires sont encore à peaufiner, mais pourront reposer sur trois rémunérations distinctes : les services liés au traitement des déchets et résidus, la valorisation du gaz renouvelable et la valorisation des autres composants en particulier les sels minéraux, l’eau et l’ammonium. Une filière naissante à suivre de près !

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