Une technologie de rupture valorise le fractionnement du méthane
Pour atteindre les objectifs de son pacte vert, l’Europe se doit de trouver des solutions pour décarboner rapidement le secteur de l’énergie. La séparation du méthane (SM), ou décomposition du méthane, sépare les molécules de méthane en carbone solide et en hydrogène. Mais ce processus présente plusieurs défis qui entravent l’adoption par le marché. Une équipe interdisciplinaire composée d’universités, de chercheurs et d’entreprises a fait progresser de manière significative la SM catalytique, pour en faire une technologie décarbonée plus viable.
Réactions catalytiques à basse température
Le projet 112CO2, financé par l’UE, a débuté par une étude approfondie visant à mieux comprendre le processus chimique et physique de la pyrolyse. L’acquisition de ces connaissances essentielles était la clé de l’objectif principal de 112CO2. Le coordinateur du projet, Adélio Mendes, a ainsi déclaré: «L’objectif a toujours été de poser les bases d’une technologie de rupture à faible coût pour décarboner rapidement le secteur de l’énergie.» La température est un facteur clé dans le processus catalytique. D’autres consortiums étudient la possibilité d’utiliser des températures élevées (supérieures à 900 ºC), mais cette option est gourmande en énergie et, selon la technologie, peut également être dangereuse à exploiter. 112CO2 souhaitait produire une solution à basse température (500-650 ºC). Bien que l’équipe y soit parvenue en utilisant du méthane pur, elle a toutefois conclu que ce n’était pas la meilleure approche lorsque l’on utilisait du gaz naturel ou du biométhane, car cette technologie entraînait l’accumulation de polluants à l’intérieur du réacteur. Le projet a permis de découvrir qu’en fonctionnant à une température intermédiaire (750-850 °C), on obtenait un réacteur plus stable, avec une densité de puissance plus élevée.
S’attaquer à l’accumulation de carbone
Dans les réactions à basse et moyenne température, la SM catalytique a entraîné l’accumulation de carbone solide sur les catalyseurs. 112CO2 a paré au problème en renvoyant périodiquement de l’hydrogène et en inversant la réaction chimique. Cela a permis de réduire cette accumulation et, dans des conditions de basse température, de régénérer le catalyseur. La mise au point d’un catalyseur très actif et stable et l’absence d’accumulation de carbone ont été des réalisations majeures. «Les résultats les plus importants du projet 112CO2 sont, d’une part, le développement, pour la première fois, d’un catalyseur à base de nickel vraiment stable et, d’autre part, un processus de régénération qui permet de retirer cycliquement les particules de carbone formées et de régénérer le catalyseur», a souligné Adélio Mendes.
L’avenir des produits dérivés valorisés
La production d’hydrogène propre est essentielle pour décarboner le secteur de l’énergie. Outre l’utilisation du biométhane pour produire des carburants rentables tels que le méthanol vert (contenant de l’hydrogène et un réactif intermédiaire), la technologie peut contribuer à un avenir vert en éliminant le CO2 de l’atmosphère. En outre, les matériaux graphitiques renouvelables de grande valeur résultant du processus ont de nombreuses applications, telles que les électrodes pour les dispositifs électrochimiques. Le consortium 112CO2 a relevé de nombreux défis pour produire un réacteur SM facile à utiliser et rentable qui devrait fonctionner pendant plus de 10 000 heures sans s’arrêter. Cependant, plusieurs défis doivent encore être relevés avant que la technologie ne soit prête à être mise en œuvre. Par exemple, comment purifier au mieux l’hydrogène et éliminer les polluants du réacteur? Comment optimiser les conditions et maîtriser les coûts en ce qui concerne la structure du catalyseur, sa température et sa pression? Les partenaires du projet sont impatients de répondre à ces questions lors de la prochaine étape de l’enquête. Ils ont reçu un financement pour un projet de transition soutenu par le CEI, ZeroCarb, qui débutera en avril 2025. Dans sa quête d’une Europe sans carbone, Adélio Mendes indique que: «L’équipe de recherche prévoit de construire le premier démonstrateur véritablement industriel d’ici 2028.» En savoir plus sur le projet 112CO2 ici.
Mots‑clés
112CO2, technologie de rupture, décomposition du méthane, séparation du méthane, sans carbone, réactions catalytiques, élimination du carbone, catalyseur à base de nickel, hydrogène, carbone graphitique
