La Pyrogazéification Une filière complémentaire pour la transition énergétique et le développement de l'économie circulaire - ALEC
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La Pyrogazéification
Une filière complémentaire
pour la transition énergétique
et le développement de l’économie circulaire
Franck Mainard
Urban Biomass
Membre du Club Pyrogazéification
3 mai 2017
SOMMAIRE 1. PYROLYSE/GAZÉIFICATION ? 2. AVANTAGES & ENJEUX 3. EXEMPLES DE PROJETS
PYROLYSE, GAZEIFICATION ?
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Pourquoi est-ce si difficile de passer des
énergies fossiles aux énergies renouvelables ?
?
ENERGIES ENERGIES
FOSSILES RENOUVELABLES
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Les infrastructures existantes utilisant des énergies fossiles
vont-elles devenir des friches industrielles ?
Faut-il jeter le bébé avec l’eau du bain ?
https://www.linkedin.com/pulse/comment-redonner-une-seconde-vie-aux-installations-des-hugeron
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Imiter le process naturel à l’origine des
énergies fossiles
Pyrolyse Pyrolyse
Naturelle Rapide
50 - 500 Million d’années Quelques secondes /
minutes
0.001% 100 %
Source : VALONEO
1. LA PYROGAZEIFICATION ? La PYROLYSE est un traitement thermique de la matière organique sèche, en l’absence d’oxygène, produisant une phase gazeuse (« gaz de synthèse » ou « syngaz »), liquide (huile) et solide (charbon). La GAZÉIFICATION est le processus de transformation de la partie carbonée solide en gaz de synthèse par ajout d’une petite quantité d’oxygène ou de vapeur d’eau. La PYROGAZÉIFICATION est un processus de pyrolyse suivi d’une gazéification.
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
La pyrolyse : transformation de la matière organique
sous d’autres formes plus facilement exploitables
PYROLYSE
DECHET
Eau Eau
Gaz de
Synthèse
Matière Huile de
organique pyrolyse
Solide
carboné
(coke)
Matières Matières
minérales minérales
Source : VALONEO
1. LA PYROGAZEIFICATION ? Le livre de recettes de la pyrolyse La proportion entre les différentes phases dépend avant tout: • de la température • de la vitesse de chauffage • du temps de séjour
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
La gazéification pour maximizer la production
de gaz de synthèse
PYROGAZEIFICATION
DECHET PYROLYSE GAZEIFICATION
Eau
Eau Eau
Gaz de
Synthèse
Gaz
de
Matière Huile de
Synthèse
organique pyrolyse
Solide
carboné Huile
(coke) Coke
Matières Matières Matières
minérales minérales
AIR minérales
Source : VALONEO1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Pyrolyse/gazéification = un pré-traitement de
la matière organique…
La valorisation se fait en aval
Etape 1 Etape 2
Conversion de la matière Oxydation complète
carbonée (déchets ou biomasse)
(produit beaucoup d’énergie)
(nécessite un peu d’énergie)
Combustion (biomasse) Un seul équipement
Chaleur
Incinération (Déchets) uniquement
Composés
énergétiques Nombreuses
Pyrolyse
(gaz, huile valorisations
Gazéification Equipement de et/ou charbon) Procédé de possibles
pyrolyse/gazéification valorisation en aval, (dont chaleur)
(dont traitement sur site ou non
d’épuration le cas
échéant)
2 étapes comme la méthanisation1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Avantages d’un fonctionnement en
deux étapes
– Possible de purifier avant valorisation valorisation d’un
gaz propre, réduction émissions polluantes
– Valorisation thermique : meilleure combustion, moins de
fumées, possible d’aller au coeur de procédés industriels
– Valorisation électrique : meilleur rendement énergétique
avec moteur à combustion interne versus turbine à vapeur
– Composés énergétiques plus facilement stockables,
injection dans le réseau gaz possibleAVANTAGES & ENJEUX
2. AVANTAGES & ENJEUX
La pyrolyse, clé de voûte de tous les procédés thermochimiques,
dont la combustion (une possibilité parmi beaucoup d’autres)
Biomasse "propre" Déchets non recyclables
Faciles Difficiles Faciles Difficiles Matière première
Biomasse / Déchets organiques
Paramètres : humidité, granulométrie, taux de cendres, métaux lours, chlore, …
Procédé
PYROLYSE
Vecteur
% fonction paramètres pyrolyse
Combustion énergétique
Huile Charbon
classique
Energie
Gazéification
Gaz de Synthèse (1)
Raffinage FT Synthèse SNG VR Combustion Combustion
indirecte (après directe
séparation des polluants)
Biocarburants Méthane H2 Chaleur
TAG / Moteurs gaz TAV/ Stirling
PAC (Rendt de 35 à 40%) (Rdt de 15 à 25%)
Electricité et/ou Chaleur
FT : Fischer Tropsch ; VR : Vaporeformage ; PAC : Pile à Combustible ; TAG : Turbine à Gaz ; TAV : Turbine à vapeur ; (1) : suivi le cas échéant d’un nettoyage des polluants
Source : VALONEOUne très grande variété de possibilités
2. AVANTAGES & ENJEUX
Les Combustibles Solides de Récupération
• Des objectifs environnementaux ambitieux (Europe, Grenelle…) à la fois sur les
ENR et sur la valorisation des déchets
• Directive Européenne 2008/98/CE sur la Gestion des Déchets
Hiérarchie des modes de traitement
• Objectif 2020: Réduction de 50% de l’enfouissement par rapport au niveau de
2010 soit ~12Mt à valoriser
Recherche de solutions pour la valorisation d’au moins
2,5 millions de tonnes par an
Source : CEA2. AVANTAGES & ENJEUX
Une multitude d’entrants possibles
Source : VALONEO2. AVANTAGES & ENJEUX
Une multitude de produits possibles
Electricité 2nde génération biofuel
Combustibles pour Molécules spécifiques
procédés thermiques (méthane, hydrogène,…)
Source : VALONEO2. AVANTAGES & ENJEUX
Une multitude de procédés
(quelques exemples non exhaustifs)
Taille des particules (de 500 microns à la plaquette forestière)
Lit fixe Lit fluidisé Réacteur à flux entrainé
Température, pureté du syngaz et facilité de gestion des cendres croissant
Taille et CAPEX croissant
Source : CEA2. AVANTAGES & ENJEUX
Un intérêt croissant partout dans le monde
– Un nouveau paradigme : 3 facteurs clés
+ +
Valorisation des déchets Nouvelles sources d’énergies Réduction des gaz
Economie circulaire (Transition énergétique) à effet de serre
– Des développements en cours dans de nombreux pays2. AVANTAGES & ENJEUX
Une nouvelle approche sur le secteur des déchets
• Des entrants triés
• Des tailles plus réduites à l’échelle de l’économie
circulaire
• Valorisation et non traitement de déchets
• Optimisation de l’efficacité énergétique
Versus une approche plutôt de traitement de déchets
sur de grosses capacités avec une logique sanitaire sur
les procédés de 1ère génération
Principe de proximité, économie circulaire2. AVANTAGES & ENJEUX
Un potentiel gigantesque
Exemple de l’injection réseau
Ressources : résidus agricoles, certains déchets non recyclables,…
> La production de gaz vert , principale clé de la
transition énergétique
% gaz 0% 16% 70%
vert
Une énergie renouvelable et non intermittente
Source : GrDF, Etude Facteur 4 pour la France, Juin 2013Exemples de projets
3. EXEMPLES DE PROJETS
Procédés en France (non exhaustif)
Il existe plusieurs acteurs industriels de la pyro-gazéification en France,
parmi lesquels nous pouvons citer :
• Leroux et Lotz Technologies (44) : technologie lit fluidisé TPS,
construction d’un pilote de 1 MWth (bois A, B et CSR), projet Bonnefoy
• ETIA (60) : plusieurs installations basées sur procédé continu de
pyrolyse à vis chauffante électrique
• CHO Power, unité industrielle 6.8 t/h déchets/biomasse, 11 MWh
élec, gazéifieur PRM Energy (USA), craquage goudrons torche à
plasma. VALONEO (75) / CEA LITEN (38) : pilote industriel 100 kW,
média caloporteur tores métalliques, boues de STEP, bois B ...
• Cogebio (69) : Procédé à lit fixe co-courant. Première unité industrielle
1,5 MW. Démarrage en cours
• EDDA Énergie-Alren (56) : pilote en construction, capacité : 36 kW
bois, fumiers
• S3d (44) : pilote en cours de démarrage début 2014. 15 kg/h, Bois
palettes, fientes, agropellets
• Et bien d’autres : Alpha Recyclage, Cogexyl, Maguin, MiniGreen Power,
IHOL, Naoden…3. EXEMPLES DE PROJETS
Plateformes R&D en France
Des plateformes de R&D existent également :
• Au CEA Grenoble, plateforme GENEPI avec l’Ecole des
Mines d’Albi et le CIRAD de Montpellier : Réacteur à flux
entrainé, 50 kg/h. Démarrage en cours.
• École des Mines Nantes (44) : pilotes de laboratoire, bois,
boues, déchets agroalimentaires
• CIRAD de Montpellier
• Ecole des Mines d’Albi
• IFP…3. EXEMPLES DE PROJETS
Etat de l’art en France- Quelques exemples
Type de Procédé continu de
Procédé Gasclean Lit fixe co-courant procédé pyrolyse à vis chauffante Procédé Biogreen
électrique
Type Biomasses végétales,
Biomasse d’intrants CSR, Boues de STEP,
CSR (en test) lisiers, digestats,
plastiques, pneus usagés,
…
Type de Syngaz, huiles
Chaleur, électricité sortants pyrolytiques, charbon,
biochar
ETIA
COGEBIO 100 à 500 kg/h
Plages de
capacités
Jusqu’à 3 tonnes/h en
entrée
Gazéifieur à lit fixe Type de
procédé
Gazéifieur de type lit fixe Procédé Pyrowatts
contre-courant et à caloporteur mobile
réacteur de
craquage
thermique des
goudrons
Biomasse/ Type Boues de STEP, bois B,
RDF/CSR… d’intrants CSR…
Syngaz, électricité Type de Syngaz, chaleur et
et chaleur sortants électricité
CHO POWER 4 à 12 t/h Plages de
capacités
100 à 500 kg/h
VALONEO
8 à 12 MWe3. EXEMPLES DE PROJETS
Procédés à l’international
La pyro-gazéification est notamment développée en Europe du Nord, aux
USA et au Japon, parmi les acteurs nous pouvons citer :
• JFE au Japon, avec plus de 10 installations en fonctionnement au Japon
depuis 2003 et un projet en Italie
• Xylowatt, Belgique : unités de gazéification pour produire du syngaz en
substitution de l’énergie fossile et/ou pour production d’électricité – 2
unités en fonctionnement et une unité en développement
• Alter NRG, USA : plusieurs unités industrielles en fonctionnement et en
développement à travers le monde ( USA, Japon, Chine, Europe…)
• SPANNER RE2, Allemagne : petites unités de gazéification en
cogénération chaleur/électricité pour les exploitations agricoles (plus
de 300 unités vendues)
• Mais aussi de nombreux autres projets en Asie, Amérique du Sud, …Contact
Philippe Hugeron
Président du Club Pyrogazéification
69 bis rue Boissière
75 016 Paris
Tel : +33 (0)6 20 23 43 50
Mail : contact@clubpyrogazeification.orgVous pouvez aussi lire
