Une nouvelle technique permet de produire du biogaz avec des déchets organiques liquides

La gazéification hydrothermale permet de produire du biogaz avec des déchets agricoles comme le lisier

Comment extraire de l’énergie renouvelable de déchets liquides tels que le purin, les boues d’épuration ou certains effluents organiques industriels ? Une étude publiée ce jeudi par GRTgaz révèle le potentiel d’une nouvelle technique, la gazéification hydrothermale, pour la production de gaz renouvelable

Se chauffer ou rouler avec du gaz extrait de déchets liquides tels que le lisier ou les boues d’épuration ? Ce serait possible grâce à une nouvelle technologie prometteuse, la gazéification hydrothermale, estime GRTgaz, l’un des deux gestionnaires du réseau de transport de gaz en France.
Ce procédé thermochimique à haute pression (250 à 300 bar) et à haute température (entre 400 à 700°C) consiste à traiter et convertir en un gaz renouvelable des déchets organiques liquides contenant peu de matière sèche (entre 5 et 25%). Parmi près de 40 catégories de déchets humides analysés dans l’étude, GRTgaz identifie quatre gisements d’intrants particulièrement pertinents pour la gazéification hydrothermale : les boues de stations d’épuration des eaux usées, les digestats issus des installations de biométhanisation, les effluents organiques humides d’activités industrielles ou agricoles comme le lisier et le fumier d’élevage.

Le procédé permet de produire un gaz de synthèse riche en méthane, hydrogène et gaz carbonique, dont les proportions varient en fonction des caractéristiques de la biomasse traitée et des conditions opératoires (température, pression, débit, etc.). Celles-ci ont un impact sur le taux de conversion du carbone en gaz (entre 80 et 95%), et sur la part volumique de méthane dans le gaz (en général autour de 50% et jusqu’à 60% en présence d’un catalyseur).

A la sortie du gazéifieur, le gaz produit à haute pression (environ 280 bars) est séparé du résidu liquide puis épuré afin d’obtenir un gaz renouvelable conforme aux caractéristiques requises pour son utilisation dans le réseau de gaz naturel. Pour valoriser au mieux la pression résiduelle, il sera de préférence injecté dans le réseau de transport, mais il peut également être utilisé dans une station GNV ou pour tout autre usage consommant du gaz naturel (cogénération, chauffage, production électrique, …).

En plus du gaz, le procédé permet généralement de récupérer de l’eau claire, des sels minéraux et de l’ammonium, lesquels peuvent également être valorisés, notamment en tant que fertilisants. Notons que pour assurer leur viabilité économique, les installations de gazéification hydrothermale pourraient aussi être rémunérées pour le traitement de déchets liquides dont l’élimination actuelle est souvent coûteuse. En outre, l’utilisation ou la vente de la chaleur résiduelle produite par le procédé permet également d’améliorer la rentabilité des installations. Le recyclage de cette chaleur assure un rendement thermique de l’ordre de 60 à 70%.

Nous avons demandé à GRTgaz quelle était la quantité d’énergie contenue dans le gaz généré par une installation, par  rapport à l’énergie qu’elle consomme. Il serait en effet important de pouvoir comparer la « dette énergétique » d’une gazéification hydrothermale à celle d’autres technologies de gazéification comme la biométhanisation ou la pyrogazéification. A l’heure où nous publions, nous n’avons pas encore reçu de réponse. Le cas échéant, nous éditerons l’article.

Un potentiel important qui s’inscrit dans l’économie circulaire

La technologie est encore en phase de développement mais a déjà dépassé le stade de la recherche pure. En Europe, plusieurs acteurs expérimentent ou exploitent actuellement des prototypes ou des démonstrateurs de gazéification hydrothermale, principalement aux Pays-Bas, en Suisse et en Allemagne. En France, le CEA[1] participe à un projet expérimental sur une unité pilote qui traite jusqu’à 10 kg/h. Les développeurs de la technologie estiment qu’elle devrait atteindre le stade de l’exploitation industrielle d’ici 4 à 6 ans. Les premières applications commerciales modulaires pourraient traiter de 0,5 à 6 tonnes de déchets par heure. Pour le traitement de débits plus importants, des modules supplémentaires peuvent s’ajouter à l’installation.

L’étude des gisements de biomasses issues des déchets et résidus liquides générés en France révèle un potentiel d’au moins 340 millions de tonnes/an, dont environ 100 millions sont mobilisables dès maintenant. Le gaz renouvelable produit par cette technologie pourrait représenter, selon les hypothèses de mobilisation des gisements, entre 58 TWh[2] et 138 TWh/an en 2050, soit environ 30% du gaz consommé en France en 2018.

Selon GRTgaz, la gazéification hydrothermale « s’intègre parfaitement dans les approches de développement durable, d’économie circulaire, de bioéconomie et de réduction drastique des déchets et résidus ultimes aussi bien dans les territoires que dans les villes et agglomérations ».

L’étude de GRTgaz

[1] Le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) est un organisme public français de recherche à caractère scientifique, technique et industriel

[2] 1 TWh ou térawattheure = 1 million de mégawattheure (MWh) ou 1 milliard de kilowattheure (kWh)