Transformer les déchets et les énergies renouvelables en combustibles exploitables
Les énergies renouvelables, la biomasse résiduelle et les émissions de CO₂ peuvent être transformées en carburants et gaz utilisables. La méthanation convertit l’hydrogène et le CO₂ en méthane (gaz naturel de synthèse). La production de biocarburants utilise des catalyseurs pour valoriser et améliorer les bio-huiles ainsi que les flux de déchets.
ALSYS Catalysts propose des systèmes de méthanisation et de production de biocarburants permettant ces conversions aux développeurs d'énergies renouvelables, aux installations de valorisation énergétique des déchets et aux usines chimiques.
Fort de son expérience dans les projets européens de power‑to‑gas et de biocarburants, ALSYS développe des solutions catalytiques couvrant l’ensemble du cycle, des études de faisabilité à la mise en service.
Technologies de production de carburants renouvelables
Les systèmes catalytiques ALSYS sont conçus pour offrir des performances fiables dans les applications liées aux carburants renouvelables. Ces systèmes associent des catalyseurs éprouvés de méthanisation et de valorisation à l'intégration complète des procédés, nécessaire aux installations de conversion d'électricité en gaz et de production de biocarburants.
Haute efficacité de conversion
Catalyseurs de méthanation permettant une conversion du CO₂ en méthane supérieure à 95 % pour les applications « power-to-gas ».
Gestion flexible des matières premières
Catalyseurs capables de s'adapter à la composition variable des matières premières, caractéristique des flux de déchets et des sources renouvelables, notamment la biomasse, les déchets municipaux solides et les déchets industriels.
Une durabilité éprouvée
Les formulations de catalyseurs conservent leurs performances pendant de nombreuses années d'utilisation dans les applications liées aux carburants renouvelables.
Intégration complète des processus
Ingénierie complète du système intégrant, en upstream, la gazéification ou l’électrolyse et, en downstream, le traitement des gaz ou la valorisation des combustibles.
Systèmes catalytiques pour la production de carburants renouvelables
Les catalyseurs ALSYS permettent la production de gaz naturel synthétique et la valorisation des biocarburants à partir de sources renouvelables et de déchets.
Présentation générale
La méthanation permet de transformer l'hydrogène et le CO₂ (ou le CO) en méthane. Parmi ses applications figurent le stockage d'énergie de type « power-to-gas », la valorisation du biogaz et la conversion de gaz industriels. Cette technologie permet d'injecter de l'énergie renouvelable dans les infrastructures existantes de gaz naturel.
Les installations « power-to-gas » utilisent l'électrolyse pour convertir l'électricité renouvelable excédentaire en hydrogène, puis la méthanation catalytique pour combiner l'hydrogène avec du CO₂ capté afin de produire du gaz naturel synthétique (SNG). Ce gaz est injecté dans le réseau de gaz naturel afin d'assurer un stockage d'énergie à long terme.
Pour les promoteurs du secteur des énergies renouvelables, la technologie « power-to-gas » permet de remédier aux problèmes de limitation de la production lorsque celle-ci dépasse la capacité du réseau : l'énergie est ainsi stockée sous forme de gaz naturel synthétique (SNG) au lieu d'être gaspillée.
Le parcours d'ALSYS
Les catalyseurs de méthanation permettent de convertir plus de 95 % du CO₂ en méthane dans des conditions de fonctionnement variables, fonctionnent à des températures comprises entre 250 et 400 °C, gèrent le dégagement de chaleur exothermique et s'adaptent à des compositions variables des flux d'hydrogène et de CO₂ provenant de différentes sources.
Systèmes fournis pour des installations de démonstration « power-to-gas » en Europe, pour la méthanisation industrielle visant à valoriser le CO₂ résiduel, ainsi que pour des installations de valorisation du biogaz permettant de convertir le CO₂ en méthane supplémentaire.
Les formulations de catalyseurs répondent aux défis spécifiques liés à la technologie « power-to-gas », notamment le fonctionnement en suivi de charge, les cycles de démarrage et d'arrêt, ainsi que l'intégration avec la production d'énergie renouvelable intermittente.
Solutions associées
Marchés connexes
Présentation générale
La gazéification ou la pyrolyse de la biomasse produit des bio-huiles et du gaz de synthèse, qui nécessitent une valorisation afin de répondre aux spécifications des carburants de transport. Le traitement catalytique convertit ces produits intermédiaires en essence, diesel ou carburant d’aviation conformes aux normes en vigueur.
Parmi les applications, on peut citer la valorisation de la bio-huile issue de la pyrolyse rapide, la conversion du gaz de synthèse issu de la gazéification en carburants liquides (procédé Fischer-Tropsch), ainsi que les installations de valorisation énergétique des déchets produisant des carburants renouvelables à partir de déchets municipaux solides ou de flux de déchets industriels.
Pour les producteurs de biocarburants, les performances des catalyseurs déterminent le rendement, la qualité du produit et les coûts d'exploitation. Les catalyseurs doivent traiter des matières premières issues de la biomasse contenant des impuretés (oxygène, soufre, azote) qui ne sont pas présentes dans le raffinage du pétrole.
Le parcours d'ALSYS
Parmi les catalyseurs utilisés pour la valorisation des biocarburants, on peut citer :
- Les catalyseurs de désoxygénation éliminent l'oxygène des bio-huiles afin de respecter les spécifications applicables aux carburants.
- Les catalyseurs d'hydrotraitement éliminent les impuretés soufrées et azotées.
- Formulations sur mesure adaptées à des matières premières spécifiques et à des exigences particulières en matière de produits
Ces applications concernent les installations de production de biocarburants traitant la biomasse ligneuse, les résidus agricoles et les déchets solides municipaux. Les formulations de catalyseurs spécialement mises au point pour les matières premières issues de la biomasse permettent de faire face aux impuretés et aux conditions d'exploitation qui diffèrent de celles du traitement du pétrole.
Dans les installations de production de diesel renouvelable ou de carburant d'aviation durable, les systèmes catalytiques permettent d'assurer une production conforme aux spécifications.
Solutions associées
- Plusieurs formulations de catalyseurs pour les étapes de valorisation (désoxygénation, hydrotraitement, reformage)
- Intégration à la gazéification ou à la pyrolyse rapide
- Conception complète des procédés de valorisation, optimisation des procédés et gestion des catalyseurs par l’équipe ALSYS Engineering.
Marchés connexes
Questions sur les carburants synthétiques et la production de gaz
Vous trouverez ci-dessous quelques-unes des questions les plus fréquemment posées concernant la technologie de pervaporation, ses avantages et la manière dont les membranes Hybsi® d'ALSYS offrent des performances supérieures dans des applications de séparation complexes.
La rentabilité dépend fortement du coût de l'électricité, des prix du gaz naturel et des crédits carbone. La rentabilité actuelle est difficile, mais elle s'améliore à mesure que la technologie mûrit et que le soutien politique s'intensifie.
Les premiers projets commerciaux en Europe s'appuient sur :
- Valeurs élevées des crédits de gaz renouvelable (RIN de gaz naturel renouvelable)
- Recettes liées aux services de réseau (régulation de fréquence, équilibrage de charge)
- Coûts évités liés aux restrictions d'injection pour les producteurs d'énergie renouvelable
- Recettes issues des crédits carbone liés à la valorisation du CO₂
À mesure que les coûts de l'électrolyse diminuent (grâce à la courbe d'apprentissage liée au développement de l'économie de l'hydrogène) et que le prix du carbone augmente, la rentabilité s'améliore. Les projets en cours de développement visent à atteindre la viabilité commerciale sans subventions d'ici 2025-2030.
Pour les promoteurs d'énergies renouvelables confrontés à d'importantes restrictions de production, la technologie « power-to-gas » permet de monétiser une énergie qui, sans cela, serait perdue.
L'intensité carbone sur l'ensemble du cycle de vie dépend des sources d'énergie et de carbone :
- « Power-to-gas » utilisant de l'électricité issue de sources renouvelables et du CO₂ capté dans l'air ou à partir de sources biogéniques : quasi neutre en carbone. Le CO₂ libéré lors de la combustion du combustible a été préalablement capté.
- Biocarburants issus de déchets de biomasse : ils peuvent présenter un bilan carbone négatif si la biomasse était autrement vouée à se décomposer, libérant ainsi du méthane (un gaz à effet de serre 23 fois plus nocif que le CO₂).
- Biocarburants issus de cultures énergétiques dédiées : l'intensité carbone dépend du changement d'affectation des sols, des intrants agricoles et de l'énergie nécessaire à la transformation.
- Carburants synthétiques utilisant du CO₂ issu de combustibles fossiles et de l'électricité du réseau : ils pourraient ne pas permettre une réduction significative des émissions de carbone par rapport aux combustibles fossiles.
Les cadres réglementaires définissent des méthodologies spécifiques pour le calcul de l'intensité carbone et la détermination de l'éligibilité aux crédits.
3 à 5 ans pour les systèmes bien conçus fonctionnant en régime stable. Les installations « power-to-gas » fonctionnant en mode de suivi de la charge peuvent présenter une durée de vie plus courte en raison des cycles thermiques et des contraintes liées aux démarrages et aux arrêts.
Les mécanismes de désactivation des catalyseurs comprennent :
- Frittage dû à un fonctionnement à haute température ou à une mauvaise gestion thermique
- Formation de coke due à des conditions d'exploitation inappropriées
- Intoxication due à la présence de soufre ou d'autres contaminants dans le gaz d'alimentation
- Panne mécanique due à des vibrations ou à un mauvais maintien
Les formulations de catalyseurs ALSYS optimisent la stabilité thermique et la résistance aux poisons pour les applications liées aux gaz renouvelables. Une conception adéquate du réacteur, permettant de gérer le dégagement de chaleur exothermique, est essentielle pour la durée de vie du catalyseur.
Pour les installations commerciales, le remplacement des catalyseurs fait partie de la maintenance programmée. Les catalyseurs de remplacement sont conformes aux spécifications d'origine, et leur remplacement nécessite généralement un arrêt de 2 à 3 jours.
Deux approches principales :
- Élimination du CO₂ : Éliminer le CO₂ du biogaz (généralement composé de 50 à 70 % de CH₄ et de 30 à 50 % de CO₂) afin de produire du méthane de haute pureté (> 95 % de CH₄). Les technologies utilisées comprennent la séparation par membrane, l'adsorption à pression alternée, le lavage aux amines ou le lavage à l'eau.
- Conversion du CO₂ (méthanisation) : transforme le CO₂ et l'hydrogène ajouté en méthane supplémentaire. Augmente le rendement en méthane et peut améliorer la rentabilité du projet si l'hydrogène est disponible à faible coût (par exemple, issu d'électricité renouvelable).
Les catalyseurs de méthanation d'ALSYS permettent la conversion du CO₂. La rentabilité dépend du coût de l'hydrogène et de la valeur des crédits de gaz naturel renouvelable. Pour les installations ayant accès à une électricité renouvelable à bas coût pour l'électrolyse, la méthanation peut offrir un meilleur rendement que la simple élimination du CO₂.
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