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Biomasse énergies : des premières mondiales présentées à Rennes

Ces dernières années, les projets se sont accélérés en matière d'énergies renouvelables. Tout type de biomasse peut aujourd'hui être valorisée en énergie. Et la multiplicité des process permet de répondre à tous les besoins énergétiques : chaleur, électricité, refroidissement, combustibles liquides (biocarburants, biochar) solides (black pellets) et gazeux (biogaz, biométhane, syngaz, hydrogène). Des premières mondiales de ces process ont été présentées au Salon ReGen Europe qui se tenait les 30 et 31 janvier à Rennes. Aperçu de deux de ces projets à fort potentiel.

La gazéification hydrothermale catalytique valorise les biomasses liquides avec 60 % d'efficacité

Le process est encore très peu connu. Très prometteur, il a été mis au point par TreaTech SARL en collaboration avec l'Institut suisse Paul Scherrer. GRT gaz s'est depuis associé au projet.

L'objectif est de produire un gaz riche en méthane à partir de déchets liquides. Peuvent notamment être valorisés les résidus et effluents agricoles (lisiers, fumiers avec ou sans paille) et les digestats issus de la méthanisation, ainsi que boues d'épuration, effluents d'industries agroalimentaires... "Il y a un intérêt pour toute biomasse liquide organique (à moins de 25 % de matière sèche) et qui ne trouve pas encore de valorisation aujourd'hui", précise le Dr Gaël Peng de TreaTech SARL. Grâce à la catalyse, le gaz en sortie est riche en méthane (60 %). Cette technologie novatrice permet donc de convertir de manière très efficace les déchets en des temps très courts (moins de 15 minutes), avec très peu de production de biochar* et sans générer de polluants. Contrairement à la méthanisation qui convertit au mieux la moitié du carbone, la gazéification hydrothermale catalytique en convertit elle la quasi totalité.

Le principe : le process fonctionne à haute pression (entre 250 et 300 bars) pour passer d'une phase liquide à gazeuse. Puis il y a une montée en température à 400°C avec catalyse. L'épuration se fait à haute pression (200 bars, contrairement à la méthanisation), il n'y a pas besoin de comprimer le gaz pour l'injecter dans le réseau.

Une étude réalisée en Allemagne fin 2018 par GRT gaz, a montré que sur 93 résidus de biomasse au total recensés, 40 peuvent être valorisés par ce process.

Après qu'une première unité pilote ait été mise au point en démontrant la faisabilité technique à partir de micro-algues, une deuxième unité construite à l'École polytechnique de Lausanne a permis de breveter un nouveau système d'extracteur de minéraux solides. En 2019, le premier pilote mondial de gazéification hydrothermale catalytique à échelle industrielle sera construit en Suisse, afin de valoriser des boues d'épuration dès l'an prochain. Si le système opère actuellement à raison de 100 kg/heure, le concepteur vise les 1 t/heure pour les futures installations. Et "si tout va bien, la première unité commerciale devrait être construite en 2022".

 

 


La production d'hydrogène à partir de biomasse : une voie nouvelle et compétitive

La société Haffner Energy a présenté un procédé brevété très innovant, Hynoca®, qui valorise la biomasse en hydrogène. "L'hydrogène est indispensable à la transition énergétique et écologique. Les besoins mondiaux sont considérables, il y a un réel décollage de la demande. Malheureusement 95 % de l'hydrogène est de source fossile. Il y a très peu d'exemples de valorisation de la biomasse dans ce domaine", éclaire Christian Bestien, d'Haffner Energy, une société qui dispose par ailleurs d'une expérience en production d'énergie à partir de biomasse par cogénération (vingtaine de références de centrales en France).

En termes énergétique, 1 kg d'hydrogène correspond à 10 litres de gasoil. Étant donné le déploiement de cette énergie, des normes sont en train d'être établies (à l'instar du gaz, de l'essence...) et des tests sont réalisés sur véhicules.

Hynoc® est un procédé de thermolyse et vapocraquage de la biomasse, qui fonctionne pour l'instant à partir de plaquettes bois. L'objectif est "ensuite de valoriser des résidus forestiers, puis rapidement de venir à des déchets agricoles et enfin aux déchets ménagers", souligne Christian Bestien. Le process permet de produire un syngaz à fort taux d'hydrogène avec un rendement énergétique élevé, de 70 %. Tant que la mobilité de l'hydrogène n'est pas déployée, l'objectif est une production et une consommation locale de cette énergie neutre en carbone. "Cet hydrogène 100 % renouvelable est ultra-compétitif, jusqu'à 60 % moins cher que les prix actuels du marché", estime Christian Bestien. Le process produit aussi un biochar* et un hypergas qui peuvent être revendus à des centrales thermiques et/ou électriques, ce qui rentabilise les stations Hynoca®.

Deux installations industrielles sont sous contrat. L'une en 2019 dans la Marne, en partenariat avec l'École centrale Supélec et avec le soutien financier de l'Ademe (à hauteur de 50 % pour 2,7 millions d'euros). L'autre est prévue en 2020 à Strasbourg pour le verdissement du réseau de chauffage urbain
(capacité de 650 kg d'hydrogène par jour). Le procédé Hynoca® se veut adapté aux villes et aux banlieues, avec des dimensionnements pouvant varier de 5 kg à 100 kg/heure d'hydrogène.

 

* Le biochar est un carbone solide renouvelable, sec, à forte valeur ajoutée, valorisée en énergie (comme un charbon) ou utilisé pour ses propriétés agronomiques.


La production de charbon à partir de biomasses locales testée en Bretagne

Aile, association d'initiatives locales pour l'énergie et l'environnement, étudie la production de charbon renouvelable à partir de biomasses ligneuses locales qui sont peu valorisées aujourd'hui. Des matières végétales séchées et passées au crible sont testées : elles sont issues de branchage collectés en déchetterie ou de bois plaquette énergie (fraction fine). "On essaie également de valoriser des taillis de saules à très courte rotation développés en zones de captage", détaille Jacques Bernard, chargé d'études Aile à Rennes.

Le charbon actif qui en serait issu est aujourd'hui utilisé dans l'alimentaire ou en amendement en agriculture. Il permet d'améliorer la capacité d'adsorption de la matière. Ses potentialités sont nombreuses et pas toutes bien connues. L'École de chimie de Rennes le teste par exemple pour le traitement des eaux usées.

L'étude d'Aile en Bretagne est réalisée en partenariat avec Kerval Centre Armor, syndicat de traitement des déchets dans les Côtes d'Armor, dans le cadre d'un programme européen. L'objectif est de caractériser les matières avant et après traitements, de rencontrer les acteurs -industriels et collectivités - et de favoriser les démarches entre partenaires.

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