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Quelles sont les technologies émergentes pour produire le gaz naturel renouvelable de 2e et 3e génération?
MIS À JOUR: 2020-11-13
Les technologies émergentes pour produire le gaz naturel renouvelable comme la gazéification de la biomasse, le captage du CO2 et la méthanation possèdent un fort potentiel et joueront un rôle important dans un futur faible en carbone. Ce gaz naturel renouvelable de 2e et de 3e génération permet une production à plus grande échelle qui répondrait mieux aux besoins en énergie. Sautez dans le futur de l’industrie!
Qu’est-ce que le gaz naturel renouvelable de 1re, 2e et 3e génération?
Le GNR de 2e et 3e génération se distingue du GNR de 1re génération par les types de biomasses et de technologies de production utilisés. Toutefois, dans tous les cas, l’injection dans les réseaux de gaz est possible si le biométhane produit correspond aux exigences.
Voici un tableau résumé :
Gaz naturel renouvelable de 2e génération
Le gaz naturel renouvelable de 2e génération, ou biométhane 2G, est issu de biomasses sèches. Ce type de biomasse comprend des matières lignocellulosiques comme le bois, la paille ou les produits de papeteries. Ces ressources s’opposent à celles utilisées pour produire le GNR de 1re génération provenant de déchets, de matières agricoles ou de boues des stations d’épuration.
Ce GNR est produit par méthanation catalytique ou par une réaction de synthèse obtenue en combinant un catalyseur, du monoxyde de carbone (CO) ou dioxyde de carbone (CO2) et du dihydrogène (H2). On peut aussi utiliser le procédé de méthanation dans le Power-to-gas (P2G).
De plus, il peut emprunter des voies biologiques pour transformer le H2 et CO2 en biométhane. Le P2G est principalement envisagé lorsqu’il y a un surplus énergétique ou une énergie électrique renouvelable car le dihydrogène provient de l’électrolyse de l’eau et est donc énergivore.
Gaz naturel renouvelable de 3e génération
Le gaz naturel renouvelable de 3e génération, ou biométhane 3G, est issu d’une biomasse d’algues. Les producteurs peuvent transformer les microalgues cultivées en biométhane grâce à des réacteurs photosynthétiques à très haut rendement, de la lumière naturelle, de l’eau et de minéraux.
La culture de microalgues est perçue comme une solution durable pour la production de GNR à long terme à cause de son fort potentiel de croissance et de sa capacité à capter le CO2.
Notez, toutefois, que ces technologies sont toujours au stade de développement et de recherches. On travaille, notamment, à rendre plus rentable la production à grande échelle et à atténuer les contraintes associées aux saisons.
Lisez cet article récent de GRT Gaz pour en savoir plus.
Quelles sont les technologies émergentes pour produire ce GRN?
Déjà, de nombreuses technologies émergentes sont testées et améliorées pour permettre la production de GNR de 2e et de 3e génération.
Gazéification de la biomasse
La gazéification de la biomasse est une technologie particulièrement intéressante pour traiter les matières résiduelles sèches, comme le bois des déchets forestiers ou des déchets de construction municipaux.
Ce processus consiste à chauffer la biomasse à des températures allant de 850 à 1300 °C dans divers fluides. On obtient ainsi plusieurs gaz, dont le monoxyde de carbone, le dioxyde de carbone, de l’eau et du méthane, qui subissent ensuite un processus de méthanation. Cette dernière étape vise à produire un gaz naturel synthétique, qui est, par la suite, épuré pour éliminer le goudron du mélange.
La gazéification de la biomasse peut produire 210 m3 de GNR par tonne de bois. La commercialisation de ce type d’énergie pourrait s’effectuer dès 2025.
Plusieurs projets en cours visent à produire du biométhane par gazéification, dont :
- Projet GoBiGas à Gotenburg, Suède
C’était la plus grande usine semi-commerciale servant de démonstration technique. Au départ, elle traitait, en grande partie, des granules de bois. Toutefois, le projet visait à utiliser des résidus provenant des forêts. Ce projet, actuellement en veilleuse, atteint une puissance de 20 MW.
- Projet Gaya, France
Ce projet vise à développer les meilleures approches et pratiques pour la gazéification et la méthanation en testant différents intrants comme la paille et des déchets forestiers, le tout mélangé à 50 % de copeaux de bois. Les investissements se sont élevés à 60 M€. Visitez leur site Web pour plus d’informations.
Biométhane par le captage du CO2
La production de biométhane par le captage du CO2 est une forme de power-to-gas. Grâce à un procédé électrochimique, le CO2 collecté est séparé en monoxyde de carbone et en dioxygène.
Par la suite, le monoxyde de carbone est combiné à du dihydrogène, créé à partir d’un procédé d’électrolyse de l’eau. Celui-ci permet de séparer l’eau en hydrogène et en oxygène. Ces gaz réagissent à ce procédé de méthanation et produisent du gaz naturel synthétique.
Même si cette technologie est prometteuse, les professionnels cherchent toujours une façon de la rendre plus compétitive par rapport aux autres sources d’énergie. En effet, plusieurs facteurs entrent en compte pour produire du gaz naturel synthétique à un coût raisonnable : le faible prix pour l’acquisition d’électricité renouvelable et pour le captage du CO2.
La production du biométhane par le captage du CO2 est, toutefois, seulement l’une des applications possibles de cette technologie, ce qui augmente la concurrence entre elles.
Power-to-gas et méthanation
Ce procédé de power-to-gas se base, lui aussi, sur la conversion de l’électricité en hydrogène grâce à l’électrolyse de l’eau. Par la suite, l’hydrogène subit un procédé de méthanation pour se convertir en gaz naturel synthétique.
La différence? Le CO2 utilisé est collecté, cette fois, lors du raffinage du biogaz. De plus, des surplus d’électricité renouvelable permettent de produire l’hydrogène nécessaire.
Jetez un coup d’œil à ce schéma de UniPer, qui illustre les différentes possibilités offertes pour produire du GNR en utilisant le power-to-gas combiné à la méthanation et à la gazéification de la biomasse.
Plusieurs projets démontrent et testent le potentiel de ce type de power-to-gas.
Toutefois, voici quelques exemples de projets prometteurs :
- Usine de démonstration BioPower2Gas, à Allendorf, en Allemagne.
Gérée par le groupe Viessmann, l’usine produit du méthane grâce à un procédé biologique utilisant des surplus d’électricité renouvelable éolienne et solaire. Le but est d’injecter le gaz produit dans le réseau. Pour en savoir plus, consultez ce document PDF créé par IEA Bioenergy.
- Le projet Helmeth
Ce projet vise à démontrer le potentiel d’un procédé power-to-gas efficace servant également comme moyen d’entreposer l’énergie. Il est cofinancé par l’Union européenne. Pour plus d’informations, consultez le site Web du projet.
- Le projet GRHYD
Inauguré en 2018, le projet GRHYD est la première usine de démonstration employant le power-to-gas en France. Elle vise à tester l’injection d’hydrogène produit à partir d’électricité renouvelable dans le réseau de gaz naturel. Son objectif est également de produire de l’hytane, un mélange de gaz naturel et d’hydrogène. Jetez un coup d’œil sur la page du site Web d’Engie pour obtenir davantage d’informations.
Quels avantages possèdent le gaz naturel renouvelable de 2e et 3e génération?
Le GNR de 2e et de 3e génération s’impose comme une énergie verte durable à fort potentiel, capable de répondre aux besoins énergétiques des populations, dans le secteur des transports notamment.
De nombreux avantages découlent de l’utilisation de ces technologies alternatives pour produire du biométhane :
-
Renforcer l’approche d’économie circulaire
L’économie circulaire favorise une consommation en boucle, plus durable. La production de biométhane 2G ou 3G et l’utilisation des technologies présentées plus haut s’ancrent à cette approche.
Par exemple, les cultures de microalgues pourraient agir comme système de raffinage du biogaz en absorbant le CO2. On pourrait par la suite convertir celui-ci en biométhane. Par ailleurs, comme mentionné, le surplus d’électricité renouvelable peut être converti en hydrogène lors d’un procédé de power-to-gas.
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Entreposage d’énergie renouvelable pour une alimentation continue
Certaines technologies, dont le power-to-gas, sont considérées comme des moyens d’entreposer l’électricité renouvelable à long terme. En effet, l’électricité collectée peut être convertie en biométhane, puis injectée dans le réseau.
C’est un enjeu qui deviendra crucial : l’énergie renouvelable tend à dépendre de la température et à être intermittente. L’entreposage par la conversion de l’énergie en biométhane pourrait s’avérer l’une des solutions à ce problème.
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Évitement de la concurrence entre cultures alimentaires et énergétiques
Certains spécialistes affirment que les sociétés devraient favoriser le biométhane produit à partir de sources non biologiques, comme le power-to-gas, ou d’algues. Ils souhaitent ainsi limiter la quantité de terres destinées à la production d’énergie et éviter la concurrence entre cultures énergétiques et alimentaires.
Gardez l’œil ouvert sur les dernières technologies en biométhane et GNR!
L’industrie doit tenir à l’œil les dernières technologies émergentes offertes en production du GNR, dont celui de 2e et 3e génération. En effet, la transition énergétique va de l’avant, mais les besoins en énergie des sociétés sont loin de diminuer. Nous devons, plus que jamais, ouvrir la porte à de nouvelles options d’énergies vertes, voire chercher à les multiplier.
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