Le tour de la question

La méthanation biologique, késaco ?

Afin d’augmenter les performances de production du biométhane produit par un méthaniseur en réduisant la part de CO₂ rejetée, la méthanation biologique, in situ et ex situ, se développe. Explications.

PAR AUDE FABRE - SEPTEMBRE 2021
Electrochaea a développé un démonstrateur industriel de power-to-gas équipé de la technologie de méthanation biologique, dans le cadre du projet BioCat (Danemark) visant à valoriser du CO₂ issu d’une station d’épuration des eaux usées. ©Electrochaea

Dans le biogaz généré par la méthanisation, il y a une proportion importante, environ 40 %, de dioxyde de carbone (CO₂). Afin d’éviter de rejeter ce CO₂ dans l’atmosphère et de rendre ainsi plus productif le processus de méthanisation en optimisant la quantité de biométhane (CH₄) produite, il est possible d’injecter de l’hydrogène (H₂) dans un réacteur de méthanation (1) ou directement dans le réacteur de méthanisation.

De quoi parle-t-on ?

La production d’hydrogène vert provient de l’électricité excédentaire engendrée par des éoliennes ou des panneaux solaires, qui permet de produire l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Le CO₂ contenu dans le biogaz mis en présence d’H₂ se transforme alors en CH₄ et en eau (H₂O), grâce à l’action des archéobactéries (micro-organismes unicellulaires) contenues dans le réacteur de méthanisation. Dans ce cas, on parle de méthanation biologique in situ, un procédé se trouvant encore au stade expérimental. Si le processus de méthanation s’effectue dans un autre réacteur dédié en sortie de méthanisation, il s’agit de méthanation biologique ex situ. À terme, la méthanation biologique pourrait permettre de ne plus avoir recours à un épurateur de biogaz à la sortie du méthaniseur pour séparer le CO₂ du CH₄ car il serait converti en CH₄ par injection d’hydrogène. La méthanation biologique, in situ ou ex situ, est une technologie qui fait appel à des archéobactéries. Elle se différencie de la méthanation catalytique qui utilise un catalyseur pour synthétiser H₂ et CO₂ en CH₄. La voie biologique est mise en œuvre à une température et une pression inférieures que la voie catalytique et consomme donc moins d’énergie. En revanche, à ce jour, le niveau de développement de la méthanation catalytique est plus avancé que la méthanation biologique, qui est innovante et requiert encore des travaux de recherche.

Technologie in situ prometteuse

« La méthanation biologique ex situ obtient de meilleurs rendements que celle qui fonctionne en in situ car plus souple pour optimiser les conditions de fonctionnement (température, pression, souches bactériennes), précise Christine Peyrelasse, ingénieure biomasse et effluents à l’Apesa, centre technologique au service des transitions. Mais cette technologique de méthanation biologique in situ qui est très récente reste prometteuse, car elle pourrait permettre, à terme, de réduire les coûts d’investissement par rapport à la méthanation ex situ. Des verrous restent toutefois à lever pour améliorer le rendement de conversion du CO₂. Le centre technologique recherche notamment comment améliorer ces rendements en étudiant l’influence de plusieurs facteurs comme le ratio H₂/CO₂. »

(1) La méthanation regroupe les procédés permettant de produire du méthane de synthèse, en recombinant de l’hydrogène avec du monoxyde de carbone (CO) ou du dioxyde de carbone (CO₂).

HyCaunais, un projet en développement en France

Storengy, stockeur d’énergie, développe deux projets de méthanation en France : catalytique pour MéthyCentre en Indre-et-Loire, et biologique ex situ pour HyCaunais dans l’Yonne (pour un fonctionnement prévu en 2023). « Nous étudions ces deux technologies afin de mieux connaître notamment leurs leviers et leurs intérêts énergétiques et économiques, explique Diane Defrenne, directrice des projets power-to-gas chez Storengy. À ce jour, le gaz de synthèse n’a pas de reconnaissance sur le marché. Nous travaillons donc également avec l’administration pour mettre en place les autorisations nécessaires à l’injection du gaz de synthèse sur les infrastructures, ainsi que des mécanismes de soutien à la production de méthane de synthèse, des tarifs et des débouchés. »

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