La gazéification hydrothermale, également connue sous le nom de gazéification en eau supercritique (SCWG), est un processus révolutionnaire qui change le paradigme de la gestion des déchets humides et de leur valorisation énergétique.
Cette technologie émergente, qui consiste à gazéifier des biomasses humides (>80 % de teneur en eau) en gaz renouvelable grâce à un processus à haute température et haute pression, a le potentiel de transformer notre manière de produire de l’énergie et de gérer les déchets organiques.
Ce processus consiste à gazéifier des déchets organiques dans un environnement aqueux sous des conditions supercritiques (au-delà de 22,1 MPa et 374ºC). Ces conditions permettent à l’eau d’acquérir des propriétés thermiques et physiques spécifiques (densité, viscosité, conductivité thermique et capacité thermique spécifique) pour transformer la biomasse humide, ou les déchets organiques humides, en gaz de synthèse (CH4, H2, CO2), en eau propre et en d’autres composés inorganiques sous forme de sels, solubles dans l’eau sous ces conditions.
De plus, contrairement aux méthodes traditionnelles de production d’énergie, qui libèrent généralement de grandes quantités de dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre dans l’atmosphère, la gazéification hydrothermale produit un gaz de synthèse propre pouvant être utilisé pour générer de l’énergie avec un impact environnemental minimal.
Ce processus ouvre également la voie à de nouvelles applications dans les domaines des biocarburants, de l’hydrogène et de la production de gaz de synthèse, offrant ainsi une source d’énergie renouvelable et durable.
Un des aspects les plus remarquables de la gazéification hydrothermale est sa capacité à réduire significativement les émissions polluantes, car avec une empreinte carbone minimale, les résidus utilisés pour alimenter le processus sont variés : biomasse, déchets fossiles, fluides organiques contaminés et diverses combinaisons de ces derniers.
Un des principaux résidus présentant un grand potentiel d’application est la boue industrielle, qui peut être convertie en gaz naturel synthétique utilisé comme source d’énergie renouvelable propre, ou transformée pour produire des biocarburants, positionnant ainsi cette solution comme une alternative durable et efficace à ses homologues fossiles.
Par ailleurs, l’hydrogène, un composant clé du gaz de synthèse, peut être extrait et utilisé dans des piles à combustible pour produire de l’électricité.
Types de Déchets Traités
Un des principaux avantages que représente la gazéification hydrothermale est la grande variété de types de déchets qu’elle est capable de traiter, ainsi que l’efficacité avec laquelle elle le fait, car de nombreux matériaux sont sujets au traitement, parmi lesquels on trouve la biomasse résiduelle, les boues urbaines ou industrielles, et les boues d’épuration.
La large gamme de catégories de déchets susceptibles d’être traitées par la gazéification hydrothermale rend cette technologie particulièrement attrayante pour toutes les industries, en particulier celles intensives en déchets alimentaires, agricoles et d’élevage, et divers biosolides, y compris leurs mélanges possibles avec des déchets fossiles et des fluides contaminés qui, autrement, ne pourraient pas être recyclés en toute sécurité.
La publication « Livre Blanc sur la Gazéification Hydrothermale » fournit une analyse complète des progrès réalisés dans le secteur de la biomasse et de la valorisation énergétique en utilisant cette technique.
Publiée en janvier 2023 par le Groupe National de Travail Français sur la Gazéification Hydrothermale, ses pages couvrent la maturité technologique et les derniers développements, tout en commentant des projets pionniers et le potentiel économique de cette technique de production d’énergie.
Dans le graphique ci-dessous, extrait de cette publication, nous voyons illustrée la grande variété de déchets susceptibles d’être traités par la gazéification hydrothermale. Ceux ayant un fort potentiel renouvelable et de faibles émissions de carbone atmosphérique, tels que les déchets urbains et industriels, les déchets de fouille, les digestats et certains déchets des processus de production alimentaire, sont classés en priorité numéro un.
En deuxième et troisième ordres de priorité sont étiquetés d’autres déchets qui, bien que pleinement traitables par la gazéification hydrothermale, nécessitent encore le développement de méthodes pour rendre la technologie facilement accessible. Ces déchets d’origine animale et végétale sont abondants dans les zones rurales, où leur réutilisation comme engrais de sol est répandue.
Cependant, le processus propose la transformation de ces biodéchets en énergie, ce qui représente une forte valeur ajoutée différentielle pour de nombreuses industries, en particulier compte tenu des réglementations possiblement de plus en plus restrictives à l’avenir.
Le dernier graphique indique un scénario réaliste dans lequel la production de gaz pourrait dépasser 63 TWh par an grâce à la gazéification hydrothermale, comme dans l’étude de cas française.
Alors que d’autres technologies nécessitent une phase préalable de déshydratation des matériaux, la gazéification hydrothermale se nourrit directement de déchets humides, réduisant la consommation d’énergie associée à la déshydratation et augmentant l’efficacité globale du processus.
De plus, la pressurisation que doivent subir tous les gaz pour être utilisés est inhérente au processus de gazéification hydrothermale, ce qui augmente l’efficacité de l’opération par rapport à d’autres méthodes qui nécessitent plus de temps et de ressources pour pressuriser le gaz et le rendre adapté à un stockage, un transport et une utilisation ultérieurs.
Intégration dans les réseaux de gaz existants et défis
Le gaz résultant du processus de gazéification hydrothermale est compatible avec les réseaux de gaz existants, sans qu’aucune infrastructure supplémentaire ne soit nécessaire pour son utilisation et sa distribution, ce qui facilite la généralisation de cette technologie et l’adaptabilité des industries à des marchés de plus en plus exigeants et changeants en termes de durabilité, de besoins industriels et de réglementations.
Étant donné la possibilité d’intégration, de nouvelles opportunités se présentent, comme la possibilité de stocker l’énergie renouvelable excédentaire. Pendant les périodes de forte production énergétique, l’électricité excédentaire peut être utilisée pour alimenter les processus de gazéification hydrothermale, transformant les déchets organiques en gaz de synthèse. De même, ce gaz peut être injecté dans les réseaux de gaz pour stockage et usage ultérieurs, offrant une manière efficace d’équilibrer les courbes d’offre et de demande énergétique.
Il existe plusieurs facteurs à considérer lors de l’évaluation de l’intégration des systèmes de gazéification hydrothermale, tels que : les écosystèmes les plus appropriés pour leur installation, en tenant compte de la disponibilité et du type de déchets ; les régions avec des réseaux de gaz bien développés, où l’injection de gaz de synthèse pourrait se faire sans problème ; et enfin, l’environnement politique et réglementaire propre à chaque zone géographique et secteur.
Les différents champs d’utilisation de cette nouvelle technologie mettent en évidence l’avancée que représente la gazéification hydrothermale, non seulement pour les industries à l’échelle mondiale, mais également pour la société dans son ensemble. En réduisant les émissions polluantes et en ouvrant de nouvelles voies pour la production d’énergie renouvelable et la gestion intelligente de l’énergie, ce processus a le potentiel de transformer notre relation avec l’énergie et l’environnement tels que nous les concevons actuellement, établissant une nouvelle norme.
Avec un bond en avant dans cette technologie, un avenir de plus en plus propre et vert est à portée de main.
