Energie efficiente issue de déchets organiques – Watt d'Or pour le PSI et Energie 360°

Les déchets organiques recèlent un important potentiel énergétique. En Suisse, quelque 1,3 million de tonnes de déchets organiques sont produits chaque année rien qu'au niveau des déchets urbains. A cela s'ajoutent 270 000 tonnes de déchets verts récoltés ainsi qu'environ 200 000 tonnes de boues d'épuration. Il existe déjà des procédés permettant d'obtenir du biogaz à partir de ces déchets. Cette énergie est notamment redistribuée aux ménages par le biais du réseau de gaz naturel.

Les procédés les plus prometteurs de production de biogaz sont ceux qui, à partir du biogaz brut issu de la fermentation des déchets organiques, génèrent du méthane, c'est-à-dire du gaz naturel artificiel. Le biogaz brut ne contient toutefois qu'environ 60% de méthane. Les 40% restants sont du dioxyde de carbone (CO₂) qui doit aujourd'hui être séparé au prix de gros efforts et n'est plus réutilisé.

Plus grand rendement du méthane grâce au procédé du PSI

La technologie développée au PSI et qui vient d'être distinguée permet d'éviter cette dernière étape. Au lieu de séparer le CO₂, on ajoute de l'hydrogène, ce qui provoque une réaction avec le dioxyde de carbone. Davantage de méthane est ainsi produit, explique Serge Biollaz, responsable du développement de cette technologie. Ce procédé connu sous le nom de méthanisation directe augmente de manière significative le rendement en méthane. Au final, le biogaz brut est presque totalement transformé en méthane. Le biométhane ainsi généré est par ailleurs d'une si haute qualité qu'il peut être injecté dans le réseau de gaz naturel sans traitement supplémentaire, note Serge Biollaz.

Test pratique décisif avec Energie 360°

L'un des plus grands défis pour la mise en pratique du procédé est lié au fait que la composition des déchets organiques varie et donc également celle du biogaz brut. Afin de tester le procédé en conditions réelles, le PSI s'est associé au fournisseur d'énergie zurichois Energie 360°. L'installation de test réalisée en commun et baptisée Cosyma est placée dans un container et peut ainsi être transportée jusqu'aux centrales de biogaz et y être directement raccordée. Au cours du premier semestre de 2017, l'installation Cosyma a passé avec succès un test pratique de 1000 heures dans la centrale de biogaz de Biogas Zürich AG à la station d'épuration de Werdhölzli. Le méthane produit au moyen de Cosyma à partir de gaz d'épuration et de fermentation a été injecté dans le réseau zurichois de gaz naturel et a fourni une quantité d'énergie suffisante pour approvisionner une maison individuelle en chauffage et en eau chaude.

Grâce à ce test de longue durée, nous avons pu montrer que notre procédé est prêt à être utilisé à l'échelle industrielle, se réjouit Serge Biollaz.

La plateforme ESI du PSI

L'installation de démonstration mobile Cosyma fait partie de la plateforme ESI (Energy System Integration) du PSI. La plateforme ESI est entrée en service à l'automne 2016. Son objectif est d'étudier et de continuer à développer, en étroite collaboration avec des partenaires de la recherche et de l'industrie, la faisabilité technique et économique de différentes variantes de la technologie power-to-gas.

A propos du Watt d'Or

Grâce au label d'excellence énergétique Watt d'Or, l'Office fédéral de l'énergie distingue chaque année des projets novateurs dans le domaine de l'énergie. Le Watt d'Or 2018 a été décerné dans les quatre catégories technologies énergétiques, énergies renouvelables, mobilité économe en énergie ainsi que bâtiments et espace. La remise du prix a eu lieu le 11 janvier 2018 au centre de congrès Kursaal à Berne.

Texte: Institut Paul Scherrer/Martina Gröschl