Nouveau procédé de production de carburant synthétique
Grâce à une installation de méthanisation d'un nouveau genre, l'Empa a produit pour la première fois un gaz renouvelable à partir d'hydrogène et de CO₂. Le projet de recherche « move-MEGA » a réalisé la méthanisation renforcée par sorption dans le cadre d'un essai pilote et a élargi l'éventail des sources d'énergie renouvelables d'une option.
Nouveau procédé de production de carburant synthétique
La nouvelle installation de méthanisation « move-MEGA » de l'Empa produit du méthane à partir d'hydrogène renouvelable et de CO2. Ce faisant, l'installation augmente de manière ciblée la flexibilité de la charge du procédé. C'est un avantage pour l'utilisation de sources d'électricité renouvelables fluctuantes. L'installation de démonstration montre comment l'électricité solaire peut être transformée en hydrogène en couplage direct avec l'électrolyse. Il est ensuite transformé en méthane synthétique avec du CO₂ provenant de l'air ambiant, afin de l'injecter dans le réseau de gaz. Le couplage direct de ces processus sur un même site est unique en son genre.
Mécanisation renforcée par sorption
La méthanisation renforcée par sorption constitue le cœur de la nouvelle installation. Lors de la réaction, des pellets de zéolithe avec une taille de pores définie servent de support au catalyseur. Celles-ci adsorbent l'eau qui se forme en tant que sous-produit, ce qui modifie l'équilibre chimique en faveur de la formation de méthane. Le processus peut ainsi fonctionner à des pressions et des températures plus basses. Le méthane formé peut être utilisé directement ou injecté dans le réseau de gaz sans purification ultérieure coûteuse.
Gestion de la chaleur
La gestion de la chaleur a joué un rôle central dans le développement du nouveau procédé : au moins deux réacteurs sont nécessaires pour un fonctionnement continu. Ceux-ci produisent alternativement du méthane et sont régénérés ou séchés. Pour un tel séchage, la gestion de la chaleur est alors décisive. La chaleur dégagée par la méthanisation est soit évacuée de manière ciblée du réacteur, soit stockée dans le lit catalytique. L'équipe de l'Empa dirigée par Florian Kiefer et Andreas Borgschulte a travaillé pendant plus de cinq ans pour développer cette technologie depuis la recherche fondamentale jusqu'à un démonstrateur fonctionnel en passant par l'échelle du laboratoire.
"Grâce à la méthanisation renforcée par sorption et à la gestion thermique, nous atteignons des chiffres d'affaires élevés et une flexibilité de charge nettement plus élevée qu'avec les procédés conventionnels. Cela rend la technologie particulièrement attractive pour un couplage direct avec des installations photovoltaïques ou éoliennes", explique Florian Kiefer, chef de projet move-MEGA.
Conclusion
"La méthanisation associée à la pyrolyse du méthane ouvre une voie qui permet de combiner l'approvisionnement en énergie renouvelable et l'élimination durable du CO₂ de l'atmosphère. Il devient ainsi possible d'obtenir des émissions négatives de CO₂", explique Christian Bach, initiateur du projet move-MEGA et responsable du département Sources d'énergie chimiques et systèmes pour véhicules à l'Empa.
À propos de « move-MEGA »
Le projet « move-MEGA » est consacré à la production de méthane synthétique à partir d'hydrogène durable et de CO₂ provenant de l'air ambiant. L'équipe a franchi une étape importante avec l'inauguration de l'installation de démonstration. Elle est centrée sur une technologie de méthanisation à sorption renforcée développée par l'Empa et utilisée pour la première fois dans une installation de démonstration, le démonstrateur de mobilité « move ». Outre la méthanisation renforcée par sorption, l'accent est mis sur l'utilisation efficace de la chaleur résiduelle générée par le processus, qui est intégrée dans les composants existants du système. Le projet est largement soutenu par le Conseil des EPF, le canton de Zurich, Glattwerk, Avenergy Suisse, Migros, Lidl Suisse, Armasuisse et Swisspower.
A propos de l'Empa
L'Empa, Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche, est un institut de recherche suisse interdisciplinaire du domaine des EPF pour les sciences des matériaux et la technologie orientées vers les applications. Il dispose de trois sites à Dübendorf, Saint-Gall et Thoune (tous en Suisse). Le domaine des EPF est une association de hautes écoles techniques et scientifiques et d'instituts de recherche en Suisse.