GAZ
NATUREL RENOUVELABLE DE 1ére 2ème ET 3ème
GÉNÉRATION
QUELLE
EST LA DIFFÉRENCE?
Par Audrey | 2018-08-31 BiogasWorld
Le
gaz naturel renouvelable de 2e et 3e génération, produit grâce
à des technologies avancées comme la gazéification de la biomasse,
le captage du CO2 et le power-to-gas, fait partie du mix d’énergies
renouvelables de l’avenir. En 2018, l’Union européenne a décidé
de limiter l’utilisation de biocarburants de première génération
dans les transports, comme l’éthanol, et d’augmenter la quantité
de biocarburants de 2e et de 3e génération exigée. Les États-Unis
pourraient lui emboîter le pas dès 2019.
Le potentiel de cette énergie renouvelable est grand. Par exemple,
la biomasse utilisée, comme les algues et la paille, est disponible
en quantités plus élevées et permet une production de GNR à
grande échelle pouvant mieux répondre aux besoins énergétiques
des transports, notamment.
Par ailleurs, elle aide les producteurs à éviter la concurrence
entre cultures énergétiques et agriculture alimentaire. Qu’est-ce
que le biométhane de 2e et 3e génération? Quelles sont les technologies
offertes?
Le GNR de 2e et 3e génération se
distingue du GNR de 1re génération par les types de biomasses et de technologies de production utilisés.
Toutefois, dans tous les cas, l’injection dans les réseaux de
gaz est possible si le biométhane produit correspond aux exigences.
Voici
un tableau résumé :
GAZ NATUREL RENOUVELABLE
DE 2E GÉNÉRATION
Le
gaz naturel renouvelable de 2e génération, ou biométhane 2G,
est issu de biomasses sèches. Ce type de biomasse
comprend des matières
lignocellulosiques comme le bois, la paille
ou les produits de papeteries. Ces ressources s’opposent à celles
utilisées pour produire le GNR de 1re génération provenant de
déchets, de matières agricoles ou de boues des stations d’épuration.
Ce
GNR est produit par méthanation,
soit une réaction
de synthèse obtenue en combinant un catalyseur,
le méthane (ou CH4) et le dihydrogène (H2). Elle peut être effectuée
de façon chimique,
soit avec un système power-to-gas, ou de façon biologique. Elle devient alors une
étape de finition réalisée à la suite d’une digestion anaérobie.
GAZ NATUREL RENOUVELABLE
DE 3E GÉNÉRATION
Le
gaz naturel renouvelable de 3e génération, ou biométhane 3G,
est issu d’une biomasse d’algues. Les producteurs
peuvent transformer les microalgues cultivées
en biométhane grâce à des réacteurs
photosynthétiques à très haut rendement,
de la lumière naturelle, de l’eau et de minéraux.
La
culture de microalgues est perçue comme une solution
durable pour la production de GNR à long terme à cause de son fort potentiel de croissance et
de sa capacité à capter le CO2.
Notez,
toutefois, que ces technologies sont toujours au stade
de développement et de recherches. On travaille, notamment,
à rendre plus rentable la production
à grande échelle et à atténuer les contraintes
associées aux saisons.
Lisez cet article récent de GRT Gaz pour
en savoir plus.
QUELLES TECHNOLOGIES AVANCÉES UTILISER POUR PRODUIRE CE
GRN?
Déjà, de nombreuses technologies
avancées sont testées et améliorées pour
permettre la production de GNR de 2e et de 3e génération.
GAZÉIFICATION DE LA BIOMASSE
La gazéification de la biomasse est
une technologie particulièrement intéressante pour traiter les matières résiduelles sèches, comme
le bois des déchets forestiers ou des déchets de construction
municipaux.
Ce
processus consiste à chauffer la
biomasse à des températures allant de 850
à 1300 °C dans divers fluides. On
obtient ainsi plusieurs gaz, dont le monoxyde de
carbone, le méthane et l’azote, qui subissent ensuite un processus
de méthanation. Cette dernière étape vise
à produire un gaz
naturel synthétique, qui est, par la suite,
épuré pour éliminer le goudron du mélange.
La gazéification de la biomasse peut
produire 210 m3 de GNR par tonne de bois.
La commercialisation de ce type d’énergie pourrait s’effectuer
dès 2025.
Plusieurs projets en cours visent à produire
du biométhane par gazéification, dont :
- Projet
GoBiGas à Gotenburg, Suède
C’est
la plus grande usine semi-commerciale
traitant, en grande partie, des granules de bois. Ce projet
atteint une puissance de 20 MW, mais recherche actuellement
un acheteur puisqu’elle a dû fermer.
Ce
projet vise à développer les meilleures
approches et pratiques pour
la gazéification et
la méthanation en
testant différents intrants comme la paille et des déchets forestiers,
le tout mélangé à 50 % de copeaux de bois. Les investissements se sont élevés
à 60 M€.
Visitez leur site
Web pour plus d’informations.
BIOMÉTHANE PAR LE CAPTAGE DU CO2
La
production de biométhane par le captage
du CO2 est une forme de power-to-gas. Grâce
à un procédé électrochimique, le CO2 collecté est séparé en
monoxyde de carbone et en dioxygène.
Par
la suite, le monoxyde de carbone est combiné à du dihydrogène,
créé à partir d’un procédé d’électrolyse de l’eau. Celui-ci permet
de séparer l’eau en hydrogène et en oxygène. Ces gaz réagissent
à ce procédé de
méthanation et produisent du gaz naturel
synthétique.
Même
si cette technologie est prometteuse, les professionnels cherchent
toujours une façon de la rendre plus compétitive par
rapport aux autres sources d’énergie. En effet, plusieurs facteurs entrent en
compte pour produire du gaz naturel synthétique à un coût raisonnable :
le faible prix pour l’acquisition d’électricité renouvelable
et pour le captage du CO2.
La
production du biométhane par le captage du CO2 est, toutefois,
seulement l’une des applications possibles de cette technologie,
ce qui augmente la concurrence entre elles.
POWER-TO-GAS ET MÉTHANATION
Ce
procédé de power-to-gas se base, lui aussi, sur la conversion de l’électricité en hydrogène grâce à
l’électrolyse de l’eau.
Par la suite, l’hydrogène subit un procédé de méthanation pour se convertir
en gaz naturel synthétique.
La
différence? Le CO2 utilisé est collecté, cette fois, lors du raffinage du biogaz. De plus, des surplus d’électricité renouvelablepermettent de produire
l’hydrogène nécessaire.
Jetez
un coup d’œil à ce schéma de UniPer, qui illustre les différentes
possibilités offertes pour produire du GNR en utilisant le power-to-gas
combiné à la méthanation et à la gazéification de la biomasse.
Plusieurs
projets démontrent et testent le potentiel de ce
type de power-to-gas. Vous pouvez consulter la liste de tous
les projets actuels en Europe sur le site European Power to Gas.
Toutefois,
voici quelques exemples de projets prometteurs :
-
Usine de démonstration BioPower2Gas,
à Allendorf, en Allemagne.
Gérée
par le groupe Viessmann, l’usine produit du méthane grâce à
un procédé biologique utilisant des
surplus d’électricité renouvelable éolienne et solaire. Le but
est d’injecter le gaz produit dans le réseau. Pour en savoir
plus, consultez le site de l’organisation.
Ce
projet vise à démontrer le potentiel d’un procédé
power-to-gas efficace servant également
comme moyen d’entreposer l’énergie. Il est cofinancé
par l’Union européenne. Pour plus d’informations, consultez le site Web du projet.
Lancé
en 2018, le projet GRHYD est la première
usine de démonstration employant le power-to-gas
en France. Elle vise à tester l’injection
d’hydrogène produit à partir d’électricité renouvelable dans
le réseau de gaz naturel. Son objectif est également de produire
de l’hytane, un mélange de gaz naturel et
d’hydrogène. Jetez un coup d’œil sur la page du site Web d’Engie pour
obtenir davantage d’informations.
QUEL POTENTIEL POUR LE GAZ NATUREL RENOUVELABLE DE 2ème
ET 3ème GÉNÉRATION?
Le
GNR de 2e et de 3e génération s’impose comme une énergie
verte durable à fort potentiel, capable
de répondre aux besoins énergétiques des populations,
dans le secteur des transports notamment.
De
nombreux bénéfices découlent de l’utilisation de ce biométhane :
- Renforcer
l’approche d’économie circulaire
L’économie circulaire favorise une
consommation en boucle, plus durable. La production de biométhane 2G
ou 3G et l’utilisation des technologies présentées plus haut
s’ancrent à cette approche.
Par
exemple, les cultures de microalgues pourraient
agir comme système de raffinage
du biogaz en absorbant le CO2. On pourrait
par la suite convertir celui-ci en biométhane.
Par ailleurs, comme mentionné, le surplus d’électricité renouvelable
peut être converti en hydrogène lors d’un procédé de power-to-gas.
- Entreposage
d’énergie renouvelable pour une alimentation continue
Certaines
technologies, dont le power-to-gas,
sont considérées comme des moyens d’entreposer
l’électricité renouvelable à long terme.
En effet, l’électricité collectée peut être convertie en biométhane, puis injectée dans le réseau.
C’est
un enjeu qui deviendra crucial :
l’énergie renouvelable tend à dépendre de la température et
à être intermittente. L’entreposage
par la conversion de l’énergie en biométhane
pourrait s’avérer l’une des solutions à ce problème.
- Évitement de la concurrence
entre cultures alimentaires et énergétiques
Certains
spécialistes affirment que les sociétés devraient favoriser
le biométhane produit à partir de
sources non biologiques, comme le power-to-gas,
ou d’algues. Ils souhaitent ainsi limiter la quantité de terres
destinées à la production d’énergie et éviter la concurrence
entre cultures énergétiques et alimentaires.
GARDEZ L’ŒIL OUVERT
SUR LES DERNIÈRES TECHNOLOGIES EN BIOMÉTHANE ET GNR
L’industrie
doit garder l’œil ouvert sur les dernières technologies avancées offertes
en production du GNR, dont celui de 2e et 3e génération. En
effet, la transition énergétique va de
l’avant, mais les besoins en énergie des sociétés sont loin
de diminuer. Nous devons, plus que jamais, ouvrir la porte à
de nouvelles options d’énergies vertes,
voire chercher à les multiplier.
Par
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