Biomass to Liquid : rendement et maitrise des coûts

Dans les filières Biomass to Liquid (BtL), les procédés de gazéification de la biomasse de type Réacteur à Flux Entrainé (RFE) fonctionnent entre 1200°C et 1500°C.

Le refroidissement du gaz de synthèse est une étape primordiale de la chaine de procédé pour atteindre des températures compatibles avec les étapes aval de nettoyage. A ce jour, la technique de référence est la trempe à l’eau. Lors de la trempe 20% du CO contenu dans le gaz de synthèse est converti en CO2 non valorisable sous l’effet de la réaction de Water Gas Shift (Réaction du gaz à l’eau).

Un autre moyen de refroidissement est la trempe au gaz suivi d’un échangeur à haute température générateur de vapeur. Combiné à une injection d’hydrogène, elle permet d’éviter la Water Gas Shift et d’augmenter le rendement carbone. Le résultat des évaluations menées au CEA Liten montre que le rendement masse de biocarburant peut être fortement augmenté de 18% à 46%. Le rendement énergétique augmente lui aussi significativement, de 39% à 53%.

En revanche, l’ajout ou la production d’hydrogène dans le procédé renchérit le coût de production du carburant.

Plusieurs techniques de production d’hydrogène moins chères sont également en cours d’études comme l’électrolyse alcaline, l’EHT et le reformage du méthane.

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Pastilleverte

Le CEA nous confirme donc que l’hydrogène est, très loins d’avoir réglé les problèmes spécifiques lui permettant d’être le vecteur d’énergie “propre, durale et économique” que certains nous claironnent à tort et à travers. Et si, et quand etc… un jour ce sera le cas, peut être (espoir, espoir !)

chelya

Vous êtes conscient que cet article ne traite absolument pas de la production d’hydrogène mais uniquement de son utilisation comme réactif ? Heureusement que le CEA LITEN n’a jamais affirmé qu’il était impossible de produire de l’hydrogène de façon industrielle parce que celà ferait franchement marrer Air Liquide…

Lionel_fr

Depuis que le pétrole a amorcé sa hausse (~2004) , on sait que l’injection d’hydrogène sera une étape majeure dans la fabrication des bio-carburants et on ajoute “mais ce sera long” . Un atome de carbone est tetravalent et peut donc établir une liason avec 4 autres atomes. L’hydrogène est monovalent et ne peut s’unir qu’à un seul atome dont il termine la liaison covalente. Les molécules d’origine biologique comme l’éthanol “consomment” des liaisons inutilement (CH3-CH2-OH) : elles contiennent trop de carbone, pas assez d’hydrogène et des atomes pas indispensables comme l’oxygène dans le cas des alcools. Le but est donc d’utiliser plus efficacement les 4 liaisons covalentes que le carbone autorise et d’avoir une température d’ébullition supérieure à la température de stockage. Dans notre cas, on y ajoute une marge de sécurité pour éviter les accidents par fortes chaleurs. Les alcanes sont un modèle parfait, leurs molécules sont saturées de carbone et d’hydrogène, leur combustion est quasi ideale puisque ne produisant que de l’eau et du CO2. Sur le papier elles répondent parfaitement à la définition de “carburant” certaines sont connues et abondantes d’autres non. Voici un copié-collé des 10 premières depuis wikipedia : Méthane(CH4) • Éthane(C2H6) • Propane(C3H8) • Butane(C4H10) • Pentane(C5H12) • Hexane(C6H14) • Heptane(C7H16) • Octane(C8H18) • Nonane(C9H20) • Décane(C10H22) Le méthane est le plus efficace en terme d’énergie par unité de masse mais hélas il est trop léger et ne se liquéfie qu’à -160°, l’ethane est un peu mieux (CH3CH3) mais il “bout” à -80° , c’est encore trop froid. La terre dégaze une 15aine de mégatonnes d’éthane par an dans l’atmosphère dont une dizaine d’origine antropique. Les suivants entrent en ébulition de plus en plus chaud en fonction de leur masse (cf.wiki) L’éthanol a des propriétés chimique enviables , il n’aime pas le chlore (dioxines…) ni les HAP (benzènes) , on va sans doute le voir prendre de plus en plus de place dans les stations service car on a su très tôt en fabriquer des quantités énormes , personnellement , j’ai un petit faible pour l’heptane mais c’est très subjectif. En tous cas le sujet de l’article dépasse de plusieurs années lumière, les enjeux dont il est généralement question sur ce site. Pour faire simple : toutes les industries de l’énergie mondiales (mais aussi automobile, machines outils..) sont prètes à investir 10 ans de chiffre d’affaire pour trouver ce graal et c’est bien ce qui est en train de se produire mais de façon collective et coordonnée. C’est encore de la science , mais le jour où ça deviendra du business , les quadrilliards de dollars vont tomber comme des mouches

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