La Pyrogazéification
Une filière complémentaire pour la transition énergétique
et le développement de l’économie circulaire
Franck MainardUrban Biomass
Membre du Club Pyrogazéification
3 mai 2017
1. PYROLYSE/GAZÉIFICATION ?
2. AVANTAGES & ENJEUX
3. EXEMPLES DE PROJETS
SOMMAIRE
PYROLYSE,
GAZEIFICATION ?
ENERGIESRENOUVELABLES
ENERGIES FOSSILES
?
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Pourquoi est-ce si difficile de passer des énergies fossiles aux énergies 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
50 - 500 Million d’années Quelques secondes / minutes
0.001% 100 %
PyrolyseRapide
PyrolyseNaturelle
Source : VALONEO
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Imiter le process naturel à l’origine des énergies fossiles
La PYROLYSE est un traitement thermique de la matière organiquesèche, 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 partiecarbonée solide en gaz de synthèse par ajout d’une petitequantité d’oxygène ou de vapeur d’eau.
La PYROGAZÉIFICATION est un processus de pyrolyse suivi d’unegazéification.
La PYROLYSE est un traitement thermique de la matière organiquesèche, 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 partiecarbonée solide en gaz de synthèse par ajout d’une petitequantité d’oxygène ou de vapeur d’eau.
La PYROGAZÉIFICATION est un processus de pyrolyse suivi d’unegazéification.
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Eau
Matières minérales
DECHET
Eau
Matières minérales
Matière organique
PYROLYSE
Gaz de Synthèse
Huile de pyrolyse
Solide carboné (coke)
Source : VALONEO
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
La pyrolyse : transformation de la matière organiquesous d’autres formes plus facilement exploitables
La proportion entre les différentes phases dépend avant tout:
• de la température
• de la vitesse de chauffage
• du temps de séjour
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Le livre de recettes de la pyrolyse
DECHET
Eau
Matières minérales
Eau
Matières minérales
Matière organique
PYROLYSE
Gaz de Synthèse
Huile de pyrolyse
Solide carboné (coke)
PYROGAZEIFICATION
GAZEIFICATION
AIR
Eau
Matières minérales
PYROGAZEIFICATION
GAZEIFICATION
AIR
Eau
Matières minérales
Gaz de
Synthèse
HuileCoke
Source : VALONEO
La gazéification pour maximizer la production de gaz de synthèse
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
Etape 1
Conversion de la matière carbonée (déchets ou biomasse)
(nécessite un peu d’énergie)
Etape 2
Oxydation complète
(produit beaucoup d’énergie)
Combustion (biomasse)
Incinération (Déchets)
Pyrolyse
Gazéification
Chaleur uniquement
Composés énergétiques (gaz, huile
et/ou charbon)
Nombreuses valorisations
possibles (dont chaleur)
Procédé de valorisation en aval,
sur site ou non
Un seul équipement
Equipement de pyrolyse/gazéification
(dont traitement d’épuration le cas
échéant)
Pyrolyse/gazéification = un pré-traitement de la matière organique… La valorisation se fait en aval
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
2 étapes comme la méthanisation
Avantages d’un fonctionnement endeux 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 possible
1. LA PYROGAZEIFICATION ?
AVANTAGES
& ENJEUX
PYROLYSE
CharbonHuile
Gazéification
Gaz de Synthèse (1)
VRFT
H2
PACTAG / Moteurs gaz
(Rendt de 35 à 40%)
TAV/ Stirling
(Rdt de 15 à 25%)
Raffinage
Biocarburants
Electricité et/ou Chaleur
Méthane
Biomasse / Déchets organiques
% fonction paramètres pyrolyse
Matière première
Procédé
Energie
Vecteur
énergétique
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
Chaleur
Combustion
indirecte (après
séparation des polluants)
Combustion
directeSynthèse SNG
La pyrolyse, clé de voûte de tous les procédés thermochimiques, dont la combustion (une possibilité parmi beaucoup d’autres)
Source : VALONEO
Faciles Difficiles Faciles Difficiles
Paramètres : humidité, granulométrie, taux de cendres, métaux lours, chlore, …
Biomasse "propre" Déchets non recyclables
2. AVANTAGES & ENJEUX
Combustion classique
Une très grande variété de possibilités
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 DéchetsHiérarchie des modes de traitement
Recherche de solutions pour la valorisation d’au moins
2,5 millions de tonnes par an
• Objectif 2020: Réduction de 50% de l’enfouissement par rapport au niveau de 2010 soit ~12Mt à valoriser
Source : CEA
2. AVANTAGES & ENJEUX
Une multitude d’entrants possibles
Source : VALONEO
2. AVANTAGES & ENJEUX
Electricité
Combustibles pour procédés thermiques
Molécules spécifiques(méthane, hydrogène,…)
2nde génération biofuel
Une multitude de produits possibles
Source : VALONEO
2. AVANTAGES & ENJEUX
Une multitude de procédés (quelques exemples non exhaustifs)
Taille et CAPEX croissant
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
Source : CEA
2. AVANTAGES & ENJEUX
– Un nouveau paradigme : 3 facteurs clés
– Des développements en cours dans de nombreux pays
Valorisation des déchetsEconomie circulaire
Nouvelles sources d’énergies(Transition énergétique)
Réduction des gaz à effet de serre
+ +
Un intérêt croissant partout dans le monde
2. 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 déchetssur de grosses capacités avec une logique sanitaire sur les procédés de 1ère génération
� Principe de proximité, économie circulaire
2. AVANTAGES & ENJEUX
Un potentiel gigantesqueExemple de l’injection réseau
Ressources : résidus agricoles, certains déchets non recyclables,…
> La production de gaz vert , principale clé de la transition énergétique
% gazvert
0% 16% 70%
Une énergie renouvelable et non intermittenteSource : GrDF, Etude Facteur 4 pour la France, Juin 2013
2. AVANTAGES & ENJEUX
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 Procédé Gasclean Lit fixe co-courant
Type de
procédéProcédé continu de pyrolyse à vis chauffante électrique
BiomasseCSR (en test)
Type
d’intrants
Biomasses végétales, CSR, Boues de STEP, lisiers, digestats, plastiques, pneus usagés, …
Chaleur, électricitéType de
sortantsSyngaz, huiles pyrolytiques, charbon, biochar
100 à 500 kg/hPlages de
capacitésJusqu’à 3 tonnes/h en
entrée
Procédé Biogreen
COGEBIO ETIA
CHO POWER
Gazéifieur à lit fixe contre-courant et réacteur de craquage thermique des goudrons
Type de
procédéGazéifieur de type lit fixe à caloporteur mobile
Biomasse/RDF/CSR…
Type
d’intrants
Boues de STEP, bois B, CSR…
Syngaz, électricité et chaleur
Type de
sortantsSyngaz, chaleur et électricité
4 à 12 t/h 8 à 12 MWe
Plages de
capacités100 à 500 kg/h VALONEO
Procédé Pyrowatts
3. 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, …
3. EXEMPLES DE PROJETS
Contact
Philippe Hugeron
Président du Club Pyrogazéification
69 bis rue Boissière
75 016 Paris
Tel : +33 (0)6 20 23 43 50
Mail : [email protected]
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