Une technologie électrochimique transforme les bioliquides en carburants durables
Les bioliquides bruts tels que la liqueur noire (un sous-produit de la production de pâte à papier) et les liquides de pyrolyse (dérivés de la biomasse) constituent des alternatives prometteuses aux combustibles fossiles. Leur instabilité chimique et la complexité de leur composition entrave toutefois la production de biocarburants à grande échelle. Le projet EBIO, financé par l’UE, a développé un procédé de valorisation électrochimique qui stabilise les bioliquides et les rend compatibles avec les raffineries existantes. Contrairement aux méthodes thermochimiques traditionnelles, l’électrochimie fonctionne sous des conditions douces, ce qui permet de mieux contrôler le processus de conversion.
Faire évoluer la production électrochimique de biocarburants
Pour améliorer la transformation des bioliquides en carburants et en produits chimiques, le projet a concentré ses recherches sur la stabilisation de la liqueur noire et des liquides de pyrolyse. «Chez EBIO, nous recourons à l’électrochimie pour améliorer la stabilité de stockage et l’aptitude aux processus de raffinage des bioliquides bruts», explique Roman Tschentscher, coordinateur du projet EBIO. Les caractéristiques de la liqueur noire sont adaptées au traitement électrochimique direct, mais les liquides de pyrolyse exigent un fractionnement préalable. «La liqueur noire possède des propriétés électrolytiques adéquates en termes de viscosité, de teneur en sel et en lignine, et peut être directement introduite dans un électrolyseur. Pour les liquides de pyrolyse, un fractionnement préalable en flux lignitiques et en flux à base de cellulose/hémicellulose est indispensable pour réaliser une conversion sélective des composés cibles», explique Roman Tschentscher. Pour optimiser l’efficacité du processus, EBIO a élaboré des protocoles d’analyse avancée des bioliquides, ce qui permet de mieux contrôler les réactions de conversion et de maximiser le rendement des biocarburants.
Des découvertes électrochimiques pour un raffinement efficace
La validation des électrodes en diamant dopé au bore, qui se sont révélées extrêmement efficaces pour la valorisation des bioliquides, a constitué une étape importante. Le projet a démontré que les bioliquides valorisés peuvent être traités en même temps que les carburants conventionnels, en utilisant les infrastructures de raffinage existantes. Cette avancée est cruciale car elle permet de traiter directement ces matières premières biosourcées dans les raffineries sans nécessiter de modifications importantes. En garantissant que les bioliquides valorisés répondent aux spécifications de l’industrie, EBIO apporte de l’eau au moulin de l’adoption à grande échelle de la valorisation électrochimique. Cette approche permet également de réaffecter les actifs des raffineries existantes, réduisant ainsi les coûts inhérents à la transition vers des méthodes de production de carburants plus durables. S’il est déployé à grande échelle, le processus électrochimique d’EBIO pourrait produire jusqu’à 61 millions de tonnes de biocarburants par an, contribuant ainsi très largement à l’approvisionnement énergétique durable de l’Europe.
Efficacité énergétique et durabilité
L’un des principaux avantages de la valorisation électrochimique est son efficacité énergétique. Elle élimine le besoin d’une production séparée de l’hydrogène, ce qui rend le système plus compact et plus durable. «La valorisation électrochimique utilise l’électricité directe pour produire des ions réactifs d’oxygène et d’hydrogène par craquage de l’eau. Ces ions réagissent avec les fractions bioliquides dans le même électrolyseur. Le mélange d’énergie pour fournir cette électricité est le facteur essentiel pour déterminer la durabilité du processus», explique Roman Tschentscher. Le système peut être alimenté par des sources d’énergie renouvelables telles que le vent, le soleil ou l’hydroélectricité afin de minimiser les émissions de carbone. Cette approche s’aligne sur les objectifs européens d’énergie à faible émission de carbone, et renforce la durabilité environnementale des biocarburants.
Préparer l’adoption à grande échelle
Le succès d’EBIO repose sur la collaboration de tous les acteurs de la chaîne de valeur des biocarburants. Le projet a réuni des fournisseurs de matières premières, des développeurs de technologies et des raffineurs, afin de garantir que chaque étape du processus est optimisée en vue d’un déploiement industriel. «Dès la rédaction de la proposition d’EBIO, des petites équipes de deux ou trois partenaires se sont formées naturellement sur base de leur complémentarité en termes de compétences, d’infrastructures et d’intérêts», explique Roman Tschentscher. En favorisant le partage des connaissances intersectorielles, le projet a renforcé les partenariats entre les institutions de recherche et les parties prenantes de l’industrie. L’un des principaux avantages de la technologie d’EBIO est qu’elle s’intègre parfaitement dans les opérations de raffinage existantes. «Les bioraffineries, en particulier les usines de pâte à papier, ont passé des décennies à optimiser leur fonctionnement industriel. La conversion électrochimique des bioliquides bruts au fur et à mesure de leur production et dans des conditions similaires à celles des bioraffineries augmentera considérablement l’intérêt des usines de pâte à papier et des autres bioraffineries pour une mise à l’échelle et une commercialisation plus poussées», souligne Roman Tschentscher. L’utilisation de catalyseurs à base de métaux non nobles et de nouveaux procédés de séparation a encore renforcé la viabilité commerciale du projet. Ces avancées améliorent la rentabilité de la valorisation des bioliquides, renforçant le potentiel d’EBIO en tant que solution évolutive et durable pour les biocarburants.
Mots‑clés
EBIO, bioliquides, liqueur noire, pyrolyse, bioraffineries, électrochimie, durabilité, raffineries, biocarburants
