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Production d’hydrogène : un procédé innovant à partir de biomasse

Bio360 Expo, salon entière­ment con­sacré aux bioén­er­gies, s’est déroulé à Nantes, fin mars 2022. Il a notam­ment été ques­tion d’hydrogène vert issu du traite­ment ther­mochim­ique de la bio­masse sèche. Plusieurs entre­pris­es ont d’ailleurs présen­té leurs tech­nolo­gies pour pro­duire de l’hydrogène à par­tir de biomasse.

Com­ment diver­si­fi­er les modes de pro­duc­tion d’hydrogène, et notam­ment de l’hydrogène vert ? Car entre l’hydrogène gris et l’hydrogène vert, il y a une dif­férence de taille en ter­mes de coût écologique. Cette ques­tion essen­tielle a bien sûr été mise en avant lors du salon Bio360 Expo, qui s’est déroulé à Nantes les 30 et 31 mars derniers. La pro­duc­tion d’hydrogène vert à par­tir de bio­masse est un thème qui a d’ailleurs fait l’objet d’une conférence.

Si la pro­duc­tion d’hydrogène vert à par­tir du traite­ment ther­mochim­ique de la bio­masse sèche est déjà déployée, plusieurs acteurs ont présen­té leurs inno­va­tions et leurs nou­velles approches pour la pro­duc­tion de cette énergie du futur.

Le réac­teur à plas­ma micro-ondes de Sakowin

Sakowin, start-up varoise créée en 2017, a dévelop­pé un réac­teur à plas­ma micro-ondes qui con­ver­tit le gaz naturel ou le bio­méthane en hydrogène gazeux et en car­bone solide (poudre nanométrique) sus­cep­ti­ble d’être récupéré et réu­til­isé. Cette tech­nolo­gie n’est pas sans rap­pel­er celle de l’entreprise cana­di­enne Auro­ra Hydro­gen (voir page 14). Gérard Gatt, prési­dent de Sakowin, explique : « Nous par­tons de la même molécule que pour le procédé de vapore­for­mage (méthane), mais notre procédé est très dif­férent et ne relâche pas de CO2. Il s’agit de décom­pos­er ce méthane sans oxygène. » À la sor­tie, l’hydrogène atteint 95 % de pureté.

La tech­nolo­gie de Sakowin atteint un niveau de matu­rité tech­nologique TRL 5. « Nous avons un pro­to­type qui fonc­tionne déjà plusieurs heures, et nous cher­chons à le faire fonc­tion­ner sur une journée de huit heures », indique Gérard Gatt. L’objectif de Sakowin : un réac­teur de 100 kW pour la pro­duc­tion de 200 kg d’hydrogène par jour à l’horizon 2025.

Quid du coût du kilo d’hydrogène ? Il est estimé entre 2,5 et 4 euros, « en fonc­tion du coût du gaz », ajoute Gérard Gatt. La solu­tion de Sakowin est basée sur le plas­ma micro-ondes, mais elle est encore peu dévelop­pée au niveau indus­triel. Avec des vol­umes plus impor­tants, la start-up pour­ra faire baiss­er les dépens­es d’investissements.

Sakowin a signé plusieurs parte­nar­i­ats dans le secteur des sta­tions de recharge à hydrogène (Aéro­port de Paris), dans celui de l’industrie (Saint-Gob­ain), dans le secteur agri­cole, mais aus­si dans celui de l’exploitation de pét­role et de gaz.

Des micro-organ­ismes qui pro­duisent de l’hydrogène

De son côté, Athena Recherche et Inno­va­tion a dévelop­pé une solu­tion de pro­duc­tion d’hydrogène à par­tir d’eaux usées issues de l’industrie agroal­i­men­taire (bis­cui­ter­ies, lai­ter­ies, etc.). Ludovic Briand, prési­dent d’Athena, a expliqué : « Ces eaux, qui finis­sent dans les sta­tions d’épuration, sont com­posées de matières organiques et de minéraux per­me­t­tant aux micro-organ­ismes que nous avons iden­ti­fiés de se dévelop­per et de rejeter de l’hydrogène ».

Le procédé de fer­men­ta­tion génère du CO2, mais celui-ci est val­orisé pour le net­toy­age cryo­génique, les bois­sons gazeuses ou l’agriculture. Enfin, les moûts de fer­men­ta­tion sont trans­for­més en biochar (généré par pyrol­yse de bio­masse) par carbonisation.

Athena, égale­ment créée en 2017, espère rapi­de­ment pro­duire 40 tonnes d’hydrogène par an grâce à 320 000 tonnes d’effluents récupérés. L’entreprise espère ter­min­er le développe­ment de son réac­teur de 30 m³ entre 2023 et 2025 afin de pou­voir l’industrialiser.

Pro­duire de l’hydrogène à par­tir des déchets de bois

Présent dans un grand nom­bre de matières, comme le bois, mais surtout la bio­masse, c’est tout naturelle­ment que le proces­sus de gazéi­fi­ca­tion de la bio­masse d’origine végé­tale et ani­male s’est dévelop­pé. Il offre en effet des solu­tions très intéres­santes pour la pro­duc­tion d’hydrogène renou­ve­lable. Haffn­er Ener­gy, entre­prise stras­bour­geoise, a con­stru­it la pre­mière unité com­mer­ciale de pro­duc­tion d’hydrogène à par­tir de la bio­masse. D’ailleurs, lors du salon HyVo­lu­tion, en octo­bre 2021, Haffn­er Ener­gy a annon­cé le déploiement de deux nou­velles sta­tions de pro­duc­tion d’hydrogène à par­tir de bio­masse trans­for­mée par ther­mol­yse. Elles seront situées à Mont­ma­rault (Auvergne-Rhône-Alpes) et à Cham­boeuf (Bour­gogne-Franche-Comté). Cha­cune d’elles pro­duira 720 kg d’hydrogène par jour, soit 250 tonnes par an, à l’horizon 2023. Cet hydrogène est des­tiné d’abord aux indus­triels qui en con­som­ment peu. Haffn­er Ener­gy s’est asso­cié aux Ets Rous­sel qui pro­duisent du bois énergie de type pla­que­ttes forestières et bois de chauffage, et à Thevenin & Ducrot (dis­tri­b­u­tion d’énergies).

Haffn­er Ener­gy est aujourd’hui prêt à indus­tri­alis­er sa tech­nolo­gie de pro­duc­tion d’hydrogène vert. L’entreprise vient en effet de valid­er le procédé Hyno­ca (Hydro­gen no car­bon) de pro­duc­tion de gaz de syn­thèse décar­boné riche en hydrogène par ther­mol­yse et vapoc­raquage de biomasse.

En Autriche, à Graz, l’institut Bioen­er­gy and Sus­tain­able Tech­nolo­gies a réus­si à extraire l’hydrogène de la bio­masse. Le réac­teur expéri­men­tal bap­tisé ROMEO (Reac­tor opti­miza­tion by mem­brane enhanced oper­a­tion) est capa­ble de pro­duire de manière durable de l’hydrogène à par­tir de déchets de bois. ROMEO gazéi­fie la bio­masse avant de sépar­er l’hydrogène du dioxyde de car­bone via un catal­y­seur. Ce procédé, con­traire­ment à beau­coup d’autres, est faible­ment éner­gi­vore. La con­ver­sion débute à 120 oC au lieu de 500 oC. Cela est pos­si­ble grâce au catal­y­seur équipé de nou­velles mem­branes de séparation.

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