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La méthanation un procédé thermo-chimique ou biolologique

04 Mar. 20

Les projets de méthanation, cette technologie prometteuse consistant en la conversion de monoxyde ou dioxyde de carbone et d’hydrogène en méthane de synthèse (CO +3H2 -> CH4 +H2O ou CO2 + 4H2 -> CH4 + H2O) se multiplient en Europe. En effet cette technologie à l’avantage de répondre à deux problématiques :

  • Une problématique environnementale, à savoir l’augmentation constante des émissions de CO2, principal gaz responsable de l’effet de serre ; la méthanation permet de valoriser du CO2 et par conséquent d’éviter son rejet à l’atmosphère ;
  • Une problématique économique, à savoir l’augmentation, due à l’intermittence des ENR, des périodes de surproduction électrique. L’estimation pour 2020 est par exemple de 3,8 TWh sur 2500 h – source ICPEES. Cette surproduction entraine une baisse de la rentabilité des centrales de production électrique. L’hydrogène nécessaire à la méthanation est produit par électrolyse de l‘eau, procédé consommateur relativement flexible d’énergie électrique: il permet donc d’avoir des consommateurs électriques « pilotables ».

Historiquement, les réactions de méthanation ont été utilisées pour éliminer les traces de CO lors de la synthèse de l’ammoniac. Les premiers procédés de méthanation utilisés pour la production de gaz naturel de synthèse (SNG) à partir de la gazéification du charbon ont vu le jour en Allemagne pendant la seconde guerre mondiale. Ce n’est cependant qu’à partir des années 1960 – 1970, à la suite d’une forte hausse du prix du gaz, que la synthèse de SNG à partir de charbon a suscité un réel intérêt industriel. De nombreux procédés ont été développés entre les années 1960 et 1980. Tous se sont concentrés sur la gazéification du charbon, visaient le traitement en continu de grands débits de gaz pour méthaner le monoxyde de carbone (CO) et non le dioxyde de carbone (CO2). Ils répondaient donc à des problématiques éloignées de celles des procédés power to gas d’aujourd’hui.

Ces procédés sont toutefois à la genèse du démonstrateur réalisé par Khimod pour Jupiter 1000 à Fos-sur-mer pour un débit de 25 Nm3/h. Khimod annonce qu’avec valorisation de la chaleur le rendement de son système peut atteindre 85% ; cette chaleur pourrait d’ailleurs être utilisée pour déstocker le CO2 capté par absorption via des solutions aminées. La technologie serait d’ores et déjà scalable jusqu’à 1000 Nm3/h.

Un des défauts de la technologie Khimod est la forte sensibilité du réacteur au sulfure d’hydrogène présent par exemple dans le biogaz issu d’un méthaniseur. Une contamination à l’H2S entraîne purement et simplement la destruction du catalyseur utilisé dans le réacteur.

C’est au regard de cette problématique qu’une nouvelle voie de réalisation de la réaction de méthanation est explorée depuis quelques années : la voie biologique. Le précurseur de cette technologie est une entreprise allemande Electrochaea dont le site pilote situé à Copenhague est en opération depuis janvier 2018 avec une puissance d’1MW pour l’électrolyseur. Suivant cet exemple, de jeunes pousses françaises se lancent sur cette piste. Ainsi Terrawatt va installer à Nantes sur l’installation de pyrogazéification de Leroux et Lodtz un pilote de 5 Nm3/h permettant de répondre à des questions qui restent en suspens, notamment le dimensionnement au plus juste du système de lavage des gaz, la productivité volumique ainsi que la stabilité du système dans le temps. De son côté Enosis vise un lancement commercial de sa solution pour 2021, la première marche étant la mise en place d’un démonstrateur « Plainénergie » là aussi en lien avec un pyrogazéificateur conçu par PROVADEMSE, la plateforme technologique d’INSA Lyon.

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