Gazéification hydrothermale

GRTgaz soutient l’émergence de la filière innovante de gazéification hydrothermale, ce procédé qui permet de convertir des déchets de biomasses humides ou liquides tels que des boues de stations d’épuration, des effluents d’élevage ou des digestats de la méthanisation, en un syngaz à haute pression. Mais comment bien épurer ce syngaz pour le rendre injectable dans le réseau et permettre à la filière de gazéification hydrothermale de décoller ? En 2020, aucun dispositif industriel ou commercialisé n'existait encore en Europe pour assurer cette étape capitale. L’appel à projets Open Innovation Factory 2020 avait donc pour objectif d’identifier des entreprises innovantes capables d’apporter cette brique manquante. Nos trois lauréates.

Jeune entreprise hollandaise créée en 2015 dans le giron du groupe Rootselaargroup, Greenmac s’est spécialisée dans la fourniture de systèmes d’épuration du biogaz sur-mesure et clés en main.

Pourquoi avoir sélectionné cette entreprise ?

Robert Muhlke (Directeur de projet « Gazéification Hydrothermale » chez GRTgaz) : Greenmac a mis au point une solution qui combine la technique du lavage aux amines et la technologie membranaire, compatible aussi bien avec un procédé de gazéification hydrothermale avec catalyse que sans catalyse. De plus, l'entreprise sait valoriser la pression et la chaleur induites par le procédé. L’excès de pression en sortie du gazéifieur est en effet transformé en électricité. Ensuite, le dioxyde de carbone est éliminé grâce à la technique innovante LP Cooab® de lavage aux amines. La technologie membranaire intervient enfin pour purifier l’hydrogène afin qu’il puisse être réutilisé. Greenmac nous a paru offrir les meilleures garanties tant d'un point de vue technique qu'économique.

Qu'est que cela va apporter à GRTgaz ?

Robert Muhlke : Greenmac dispose de solutions très matures. Certaines devront sûrement passer par le stade du prototype, mais l'entreprise est prête à assembler l'équipement et en développer un outil industriel sans tarder. Cela nous permettra d’aider à industrialiser plus rapidement la filière.

Comment l'entreprise a-t-elle abouti à cette solution ?

Greenmac : Compte tenu de notre expérience dans l’épuration du biogaz, GRTgaz nous a approchés pour que nous participions au challenge Open Innovation. Greenmac se singularise en effet par une expertise très pointue, issue de la maîtrise de différentes technologies depuis plus de 30 ans (VPSA, puis lavage aux amines et membranes). Nous suivons avec attention les développements autour de la gazéification hydrothermale, à laquelle nous estimons pouvoir contribuer en employant des techniques matures et adaptées aux spécificités de la gazéification. Ce faisant, les projets bénéficieront d’un retour d’expérience plus riche et il sera ainsi plus facile d’atteindre l’optimum économique.

Start-up française basée en Haute-Savoie, Arol Energy a développé un savoir-faire dans le traitement et la valorisation du biogaz et particulièrement du biométhane grâce à des technologies innovantes brevetées de séparation membranaire et de lavage aux amines.

Pourquoi avoir sélectionné cette entreprise ?

Robert Muhlke : Arol Energy s'est concentré sur la gazéification hydrothermale avec catalyse autour d'une solution établie sur le procédé de la séparation des gaz par membrane de perméation. Celle-ci peut être complètement mécanique, permettant d’atteindre en base un rendement épuratoire autour des 75 %. En passant par une ou plusieurs étapes de recicrulation du perméat, le rendement épurateur peut même atteindre des valeurs supérieures à 99 %. Qu'il s'agisse d'une entreprise française a aussi beaucoup compté, car nous voulons aider à faire émerger une filière nationale autour de la gazéification hydrothermale.

Qu'est-ce que cela va apporter à GRTgaz ?

Robert Muhlke : Au-delà de sa solution en tant que telle, Arol Energy est capable de proposer la réalisation d’installations clés en main de purification du biogaz, de la conception à la construction, ainsi que la mise en service des installations sur site, en passant par la formation de l’exploitant. Le tout en assurant la maintenance et le suivi.

Comment l'entreprise a-t-elle abouti à cette solution ?

Arol Energy : La solution technique que nous avons proposée a pu être mise en œuvre grâce à notre expertise pointue dans la purification des gaz, acquise au cours de nombreuses années de développement. La collaboration étroite entre les sociétés Arol Energy et Air Products nous a aussi permis de développer une solution qui répondait pleinement et efficacement au besoin d’innovation. Arol Energy va ainsi pouvoir se positionner sur ce marché en devenir du syngaz avec des solutions et expertises très pertinentes.

Avec microbEnergy, les bactéries ont le pouvoir

Fondée en 2012, microbEnergy GmbH est une société allemande, filiale du groupe Viessmann. Elle a mis au point un procédé de méthanation biologique innovant baptisé BiON®.

Pourquoi avoir sélectionné cette entreprise ?

Robert Muhlke : La solution de méthanation biologique développée par microbEnergy autour d’un flux de gaz issu d’une gazéification hydrothermale sans catalyse est très intéressante. Elle s'appuie sur un procédé quasiment naturel. Ici, les micro-organismes spécialisés, des bactéries, font tout le travail ! Il n'y a donc pas d'effets secondaires négatifs et la solution se révèle extrêmement souple à l’usage, à l'inverse de la méthanation par catalyse.

Qu'est-ce que cela va apporter à GRTgaz ?

Robert Muhlke : La technologie de microbEnergy adaptée à la haute pression apporte une diversification intéressante de la méthanation des syngaz qui va bien au-delà des cas de figure déjà envisagés pour toutes les autres technologies de production de gaz renouvelables à basse pression (PowerToGas, pyrogazéification, méthanisation). Elle permet la création de gaz renouvelable supplémentaire à partir du CO2 et de l’hydrogène, qu’il soit naturellement présent dans le mélange gazeux ou apporté de façon artificielle. Elle représente une corde de plus à l'arc de la filière naissante de gazéification hydrothermale et semble mieux adaptée aux petites installations.

Comment l'entreprise a-t-elle abouti à cette solution ?

microEnergy : Depuis 2011, nous travaillons sur une technologie innovante capable de produire du méthane synthétique à partir d'hydrogène et de dioxyde de carbone à l'aide de micro-organismes. Transféré à l'échelle industrielle, le procédé BiON® pour la méthanisation des gaz bruts comme le biogaz ou les gaz d'épuration est déjà arrivé à maturité et est devenu disponible sur le marché. C'est au cours de ces travaux de recherche que microbEnergy a découvert que le processus biologique fonctionne très bien à haute pression et réagit de manière très robuste à divers gaz traces tels que H2S, CO, NH3... Ces caractéristiques semblent permettre également des applications nouvelles et innovantes pour la purification de gaz de synthèse à haute pression. Ces cas d'utilisation de gaz de synthèse sont à un stade précoce mais montrent un avenir prometteur.