Produire de l’énergie à partir de la biomasse et des déchets ? C’est possible !
Entretien avec María González Martínez, Maître Assistante à IMT Mines Albi, enseignante dans le Master Biomass and Waste for Energy and Materials (BiWEM) et chercheuse au centre de recherche RAPSODEE associé au CNRS.
La parole est donnée à María González Martínez, Maître Assistante à IMT Mines Albi, enseignante dans le Master Biomass and Waste for Energy and Materials (BiWEM) et chercheuse au centre de formation et de recherche RAPSODEE associé au CNRS. Ses domaines de recherche sont axés sur la production d’hydrogène et de méthane par la thermoconversion des bioressources.
La biomasse est composée de matière organique renouvelable issue de plantes ou d’animaux. Sa valorisation en énergie, en produits chimiques ou en matériaux est aujourd’hui bien établie. Les principales filières de valorisation des biomasses consistent à la conversion thermochimique, via la température, et dans la conversion biochimique, en utilisant les micro-organismes. Quelques exemples de ces procédés sont la combustion, la torréfaction, la pyrolyse, la gazéification, la méthanisation et la digestion anaérobie.
Les filières de valorisation de la biomasse sont étendues à la valorisation des déchets, généralement pour une valorisation énergétique. Les déchets sont composés à la fois de matière organique et inorganique, telles que les déchets alimentaires, les plastiques, les métaux ou le verre. Cela permet d’explorer et de recycler une gamme plus large de ressources renouvelables non exploitées.
La production d’énergie mène simultanément à la formation de matériaux et de molécules plateforme. Par exemple, le biochar, résidu solide de la thermoconversion des bioressources, est un matériel avec de multiples applications, telles que l’amendement du sol, dans les électrodes pour batteries ou pour fabriquer des panneaux de particules pour la construction.
Les avantages de la valorisation énergétique
L’avantage principal de la valorisation énergétique se trouve dans la souplesse du processus, grâce à des filières de conversion multiples et la diversité des ressources. Les conditions opératoires du processus s’adaptent en fonction du produit ciblé et des caractéristiques de la ressource utilisée. Par exemple, la température de pyrolyse et la vitesse de chauffe vont déterminer les caractéristiques du produit principal obtenu, c’est-à-dire une bio-huile liquide ou un biochar solide. En d’autres termes, ce processus flexible permet de convertir une ressource inexploitée telle que les déchets en produit fortement demandé, par exemple la chaleur ou l’hydrogène.
Autre avantage de la valorisation énergétique : il est possible d’obtenir un gaz, tel que du biogaz, du gaz de synthèse ou de l’hydrogène, qui va servir de vecteur énergétique. Cela permet de stocker de grandes quantités d’énergie et de convertir des sources d’énergie renouvelables mais intermittentes, comme le solaire ou l’éolien, en source permanente d’énergie, disponible sur demande.
En somme, les déchets sont des ressources très diverses qui permettent d’obtenir une large gamme de produits par des filières de conversion différentes. Grace à la valorisation des déchets, on peut produire des vecteurs énergétiques comme l’hydrogène, qui pourraient jouer un rôle important dans la transition énergétique.
Les défis de la valorisation énergétique
Les déchets sont des ressources hétérogènes, dont les propriétés peuvent varier significativement. Par conséquent, les procédés de conversion énergétique doivent être robustes pour permettre leur adaptation aux différents types de matières premières qui les alimentent. Il est donc important d’avoir une vision globale sur toute la chaîne du procédé de conversion énergétique. La quantité d’énergie que génère le procédé de conversion doit excéder celle requise pour transformer les déchets. De plus, si l’on peut obtenir un produit à grande valeur ajoutée tel que le biochar tout en produisant de l’énergie, cela va améliorer le bilan économique du procédé.
Gazéification vs incinération : les avantages
La gazéification des déchets permet de récupérer non seulement de la chaleur mais aussi du gaz de synthèse, qui contient de l’hydrogène. La teneur énergétique de la molécule d’hydrogène en fait un vecteur énergétique de grande utilité. Ainsi, par la gazéification on peut produire de l’hydrogène vert à partir de déchets. L’énergie stockée à l’intérieur des molécules d’hydrogène sera ensuite reconvertie grâce à des piles à combustible. De plus, on peut transformer le gaz de synthèse en méthane pour alimenter le système de conversion d’électricité en gaz.
L’hydrogène vert à partir des déchets, une ressource précieuse
L’hydrogène vert est aujourd’hui la ressource issue des déchets qui a la plus grande valeur ajoutée. La transition sociétale vers un système énergétique à base d’hydrogène permet de réduire significativement les émissions de CO2. Cependant, la plupart de l’hydrogène produit actuellement est issu de composés fossiles, appelé l’hydrogène brun ou gris. L’objectif est donc de faire la transition vers l’hydrogène vert, produit à partir de ressources renouvelables telles que les biomasses et les déchets, via des procédés de thermoconversion et des procédés biologiques.
De plus, la production de molécules plateforme à partir des déchets, qui sont des produits chimiques à fort valeur ajoutée destinés à l’industrie, attire beaucoup l’attention ces dernières années, avec par exemple la production de méthane à partir des déchets.