CHAUFFAGE
Install Magazine 966 – décembre 2019
L’avenir des combustibles liquides
Installations d’essai au Karlsruher Institut Für Technologie
L’Energy Lab du Karlsruher Institut für Technologie se consacre aux carburants verts.
Un nouveau carburant est produit à partir de déchets organiques.
Pour la première fois, toutes les phases du procédé sont rassemblées dans un seul conteneur.
L’étape suivante est le passage à l’échelle de la production industrielle.
A quoi ressemblera le transport et le chauffage climatiquement neutres de l’avenir? C’est à cette question que l’on tente de répondre à Karlsruhe en Allemagne. Des recherches sur les combustibles liquides climatiquement neutres sont en effet en cours au Karlsruher Institut für Technologie (KIT). Des carburants sont déjà produits dans des installations pilotes, notamment chez la start-up Ineratec. Informazout a organisé un voyage d’étude au KIT afin d’en savoir plus sur les possibilités et les opportunités des carburants neutres en CO2.
Il existe plusieurs ‘trajets’ pour produire du mazout alternatif à partir de matières premières renouvelables. Les carburants principalement disponibles sur le marché sont à base de biomasse et ils permettent déjà de réduire les émissions de gaz à effet de serre de manière significative. Dans l’avenir, il faudra toutefois éviter l’émergence d’une concurrence entre les cultures agricoles et alimentaires d’une part, et les plantations pour la production d’hydrocarbures liquides, d’autre part. Tout indique que les besoins en carburant liquide seront élevés et que la biomasse ne suffira pas. A plus long terme, il faudra passer à des vecteurs énergétiques synthétiques basés sur l’électricité verte. Les matières premières sont l’hydrogène produit avec de l’électricité verte et le CO2 extrait de l’air. On les appelle des E-fuels.
Sauver le climat, même avec une cuve à mazout
En Allemagne, diverses options permettent d’élaborer des procédés et des matières premières pour produire une alternative au pétrole. Chez la start-up Ineratec, un projet de démonstration est en cours sous la forme d’un conteneur d’essai qui produit un liquide clair, lequel peut être utilisé comme carburant pour les moteurs ou les brûleurs traditionnels, sans rejet de CO2 fossile dans l’atmosphère. « C’est le grand avantage de ce nouveau carburant », déclare Dr. Tim Böltken, directeur d’Ineratec. « A l’instar du pétrole fossile, il a une densité énergétique élevée et il est facile à stocker et à transporter. Ce carburant est climatiquement neutre et il réduit considérablement les émissions de CO2 locales. »
La solution: un circuit de CO2 fermé
Le campus energy du KIT abrite deux installations pilotes – Bioliq et P2X – qui utilisent diverses matières premières mais qui fonctionnent selon le même principe : le CO2 généré pendant la combustion est finalement réutilisé pour produire du nouveau carburant. Il s’agit d’un circuit fermé dans lequel le CO2 redevient une matière première, ou il est d’abord prélevé de la biomasse, ou directement collecté dans l’air.
L’installation Bioliq produit une essence de qualité supérieure à partir de déchets biogéniques. Ce carburant drop-in peut être ajouté à de l’essence traditionnelle sans problème. Dans le projet Kopernikus P2X, le CO2 est extrait de l’air pour en faire du carburant. L’autre composant du procédé est de l’hydrogène qui est extrait de l’eau par électrolyse, à partir d’électricité verte.
Des carburants pour demain avec les techniques d’aujourd’hui
Un grand avantage des e-fuels est la possibilité de les intégrer dans des applications drop-in. Ce qui veut dire que les carburants renouvelables peuvent être de plus en plus mélangés dans des produits pétroliers pour réduire les émissions. Cette solution pratique permet à terme de remplacer le carburant fossile.
Une installation qui convertit l’électricité en e-fuel
L’installation P2X sur le campus KIT réalise une primeur mondiale. C’est en effet la première fois que les quatre étapes de conversion de l’électricité en carburant vert sont réunies dans une seule installation. Le conteneur n’a besoin que de l’électricité et de l’air pour produire du carburant. Le CO2 y est utilisé de manière optimale.
A l’heure actuelle, la quantité journalière produite est encore limitée. Mais l’installation représente une véritable percée scientifique. Elle permet de convertir de grandes quantités de CO2 en carburant vert, et le système reste écoénergétique. De plus, l’installation est modulaire et compacte. Un conteneur tel que celui utilisé à Karlsruhe peut être utilisé n’importe où de manière décentralisée. Le carburant peut donc être produit là où il y a suffisamment d’énergie solaire, éolienne ou hydraulique.
Quatre partenaires pour quatre étapes
Le projet Kopernikus rassemble une collaboration de quatre partenaires qui prennent chacun une étape du procédé à leur compte. Kopernikus est un programme de soutien du gouvernement allemand pour le développement de technologies permettant de réaliser la transition énergétique. Le nom symbolise la révolution fondamentale utile de notre système énergétique. Une des grandes lignes est P2X, ou Power-to-X, qui englobe toutes les méthodes pour stocker de l’énergie verte en transformant l’électricité en un autre vecteur, généralement liquide ou de forme gazeuse. Power-to-X est une abréviation pour Power-to-Gas, Power-to-Liquid et Power-to-Chemicals. L’installation à Karlsruhe vise à produire des carburants liquides. Les tâches sont réparties comme ceci :
- L’installation filtre le CO2 nocif dans l’air pour pouvoir l’utiliser en tant que matière première. Cette technique a été développée par Climeworks, une spin off d’ETH Zürich.
- Dans une seconde phase, le CO2 et la vapeur d’eau sont séparés en monoxyde de carbone et hydrogène via une technologie de l’entreprise énergétique Sunfire.
- A partir du mélange gazeux, des chaînes d’hydrocarbures plus longues sont formées à l’aide du procédé d’Ineratec, une spin off de KIT.
- Le KIT a développé la dernière étape du module. Les longues chaînes d’hydrocarbures sont scindées pour produire les composants de base de l’essence, du kérosène ou du diesel.
Vision d’avenir
L’installation à Karlsruhe fournit actuellement 2 litres de carburant par jour. La version suivante devrait produire environ deux barils par jour. C’est la seconde phase du projet Kopernikus. L’étape suivante approchera de l’échelle industrielle : d’un millier de litres par jour, on passera à 350.000-400.000 litres sur une base annuelle.
Par Alex Baumans
Photos: Ineratec
