Pendant des millénaires, le bois a été la principale source d'énergie. Actuellement, le bois est une source d'énergie essentiellement utilisée pour le chauffage, bien que les besoins en énergie de chauffage diminuent et que la combustion du bois génère de la poussière fine, dangereuse pour la santé. De même, la production d'énergie à partir du bois présente l'avantage d'avoir un bilan neutre en CO2, les arbres, pendant leur croissance, fixant le CO2 généré. De plus, la Suisse dispose de suffisamment de bois énergétique pour couvrir un certain pourcentage de ses besoins en énergie.
Du gaz naturel à partir du bois – écologique et aux applications multiples
En collaboration avec des collègues de l'université technique de Vienne, les chercheurs de l'Institut Paul Scherrer PSI ont développé un procédé permettant de transformer le bois en gaz naturel synthétique qui pourra être injecté dans le réseau public de distribution de gaz. Ainsi, l'énergie du bois sera disponible pour générer l'électricité dans les centrales thermiques ou comme carburant destiné aux véhicules. Les chercheurs du PSI ont surtout contribué à la seconde phase du procédé. Le gaz brut combustible provenant directement du bois, mais qui n'est pas encore d'une qualité suffisante pour l'injection dans le réseau de gaz naturel, est transformé en méthane, le composant principal du gaz naturel, à l'aide d'un procédé catalytique.
L'installation pilote de Güssing – du laboratoire aux applications
Le procédé initialement développé en laboratoire a entre-temps été mis à l'épreuve à l'échelle technique dans une installation pilote à Güssing en Autriche. L'installation a produit pour la première fois du méthane en décembre 2008.
En plus de la production de gaz naturel à partir du bois, les chercheurs du PSI travaillent également à la mise au point d'un autre procédé destiné à la production de gaz naturel. Et cette fois-ci à partir de la biomasse humide – à partir de déchets agricoles ou de boues d'épuration. Ils ont ainsi développé un procédé utilisant directement la biomasse sans être obligé de la faire sécher au préalable – une étape qui normalement consomme elle-même beaucoup d'énergie dans d'autres procédés thermiques.
Le procédé
Dans le cadre du procédé de production du méthane à partir du bois, on commence par gazéifier les copeaux de bois avec de la vapeur chaude. Les parties combustibles de ce gaz sont principalement l'hydrogène, le monoxyde de carbone et le méthane, auxquelles s'ajoute des hydrocarbures supérieurs (goudrons). Ce gaz est ensuite purifié (élimination des composés contenant du soufre), puis transformé en mélange de méthane et de CO2 au moyen d'un catalyseur nickel dans une étape de méthanisation mise au point par les chercheurs du PSI. La qualité du gaz issu de l'étape de méthanisation devient alors celle d'un gaz naturel, grâce à la séparation du CO2. Dans les installations techniques, le gaz (appelé GNS ou gaz naturel synthétique) peut être produit avec un rendement brut de plus de 60%. À moyen terme, il est possible d'améliorer encore ce rendement en optimisant le système de gazéification et de méthanisation. Outre la production de GNS, le processus permet d'obtenir une chaleur d'échappement exploitable sur un plan commercial, pour couvrir les besoins en chaleur de l'industrie ou pour l'alimentation des réseaux de chauffage urbain. Ainsi, le rendement total peut s'élever à plus de 80 %, ce qui représente un aspect important, aussi bien du point de vue écologique qu'économique.
Les travaux sont menées par un consortium helvético-autrichien, auxquels participent également, en plus du PSI et de l'université technique de Vienne, les entreprises Repotec Umwelttechnik GmbH (Vienne) et CTU – Conzepte Technik Umwelt AG (Winterthour).
Informations complémentaires
- Le bois – un agent énergétique multiforme
La revue « Le point sur l'énergie » No. 16 (2006) - Laboratoire d'énergétique et des cycles de matières
Site web (en anglais)