Recyclage du CO2 en carburant synthétique?

[NCSH]

https://www.debatpublic.fr/sites/defaul ... nition.pdf

Intéressant ce document de présentation du projet Hynovera à Gardanne , qui ressemble assez fort à une suite de BioTfuel ( gazéification biomasse + Fischer Trop), mais avec en plus une injection massive d'H2 d'électrolyse.

Pour la première phase (2027/2030), on a les chiffres attendus suivant:

-consommation de biomasse forestière 182500t/an (500t/j)
- production de combustibles liquides divers (kérozène, diesel, naphta) 41000t/an, soit un ratio massique produits/entrants de 22,5%.
- avec une injection d'hydrogène consommant 0,7TWh/an, soit 17MWh/t de produit (ou 17kWh/kg si ça parle mieux, ça commence à ressembler à de l'électricité liquide!)

En effet, d'un point de vue industriel, cela peut être la suite du projet BioTFuel : bien qu'il semble qu'il n'y a pas eu d'investisseur français.

A l'origine, il y a encore une dizaine d'année, tous les projet de ce type n'avaient pas encore envisagé d'apporter l'hydrogène par une source extérieure : c'était les quelques % d'hydrogène dans le bois qu'il fallait extraire qui entrait dans le réacteur FT.
Depuis cela, le bilan massique s'est fortement amélioré car la totalité du carbone de la biomasse entrante est transformé en produit de synthèse.

Il faut de plus distinguer biomasse humide qui rentre dans le process ( arbres, déchets divers, ... ) contenant une part variable et inconnue d'eau. C'est pourquoi, depuis très longtemps, les spécialistes de la conversion de la Biomasse-Energie utilisent la notion de M.S. pour matière sèche, sans la fraction humide, pour calculer les bilans massiques. En général cela divise par 2 voire +.

On peut donc recalculer pour Hynovera : au moins 45 % dans la phase 1.
Pour la phase 2, cela donne 110 kt de produits de synthèse pour 750 t/j, si on compte 320 j/an soit 240 kt/an de produits entrants humides, on est encore à plus près de l'unité ou 100 % de conversion !
De même, pour l'usage de l'électricité nécessaire pour produire l'hydrogène en phase 2 : 1 TWhé pour 110 kt, on descend donc à 9 KWh/Kg !

Dans ces dossiers, il y a toujours des mystères ...
Il faut peut-être pas chercher plus loin.

Le problème principal reste la disponibilité quantitative totale dans une logique soutenable.

D'où ma préférence au solutions "hors sol", qui n'ont plus de contrainte de cette nature.

Pour découvrir l'univers parallèle des énergies carbonées non-fossile, prennez le temps de lire ( 15 min ) le site inernet NCSH : http://www.ncsh.eu/language/fr/energie-et-matiere/

[sicetaitsimple]

Pour la phase 2, cela donne 110 kt de produits de synthèse ....

La phase 2 n'est pas directement comparable car, pour une raison qu'on ignore, le process "basculerait" tout-à-coup vers une production majoritaire de méthanol, produit qui n'a rien à voir en termes de contenu énergétique avec les produits de la phase 1, qui sont eux clairement dans la gamme des carburants classiques pour le transport aérien ou terrestre.

Quant au conventions relatives à la masse sêche, elles ont certainement utiles pour effectuer certaines comparaisons, mais "dans la vraie vie", c'est bien de la biomasse "telle que" qu'il faut récolter, transporter, stocker, préparer et gazéifier. Par ailleurs, il me semble que tous les procédés " modernes" de gazéification demandent un certain pourcentage d'humidité dans la charge entrante.

[Remundo]

Un site pilote au CHILI commence à produire ses premiers litres d'essence synthétique "e-fuel".

https://www.dna.fr/economie/2022/12/21/ ... e-synthese

Le principe est ambitieux...

A partir d'électricité renouvelable (ici des éoliennes)
1) on hydrolyse l'eau pour avoir du H2
2) on filtre l'air pour en extraire du CO2
3) on fait CO +2 H2 -> methanol
4) à partir du méthanol, on synthétise de l'essence selon un procédé MTG (methanol to gasoline)

Techniquement faisable, mais la question des rendements (et donc des coûts) laisse songeur... par ordre
le procédé utilise une énergie primaire de haute valeur (il s'agit d'un travail électrique ordonné).
1)2) Il l'injecte dans des trucs assez énergivores avec des pertes importantes (l'hydrolyse et le filtrage atmosphérique).
3) la synthèse n'est pas très simple sans apport thermique
4) le MTG l'est encore moins

Le méthanol est un carburant utilisable avec un bon rendement dans les moteurs à essence. Faut le mélanger à des petites proportions d'essence (C8H18), un peu comme le E85, pour éviter les problèmes de démarrage à froid.

Les promoteurs du projets sont très confiants

La construction de l'usine a commencé en septembre 2021 et la commercialisation du e-carburant devrait commencer en mars 2023. L'objectif de l'entreprise chilienne HIF, à l'origine du projet, est de disposer de six usines dans le monde d'ici dix ans, pour approvisionner cinq millions de voitures et de retirer douze millions de tonnes de CO2 de l'atmosphère par an.

[Christophe]

Hydrolyse ou électrolyse ?

Je ne crois pas une seconde à la viabilité (ni énergétique ni économique) de ce procédé qui multiplie les étapes et donc les pertes de rendement...mais bon...ça fait des clics pour les journalises ascientifiques...(y a pas d'erreur de frappe)

Le recyclage du CO2 doit passer par une voie biologique, c'est à dire naturelle, par exemple via les micro algues oléagineuse ! Aucun autre procédé "humain" ne fera mieux... Sauf que les usines pilotes ont été sabordés...

Huile d'algues qui pourrait être transformée en pétrole via le procédé Laigret, un autre procédé biologique...ou en diester...ou utilisée directement...

[Remundo]

électrolyse, oui en effet

oui bien sûr la photosynthèse naturelle remet le CO2 dans la biomasse.

Certaines plantes produisent de l'huile.

Néanmoins je ne crois pas qu'on puisse répondre aux besoins en carburant par des voix purement biologiques.

Je crois qu'il faut être beaucoup plus "radical" ; prélever des tonnes de matières organiques, les thermolyser, obtention du syngas CO-H2 puis synthèse catalytique de molécules simples comme le méthanol ou l'éthanol.

Pour les essences légères et le Diesel, Fischer Tropsch.

Je ne sais pas où se situe "l'optimum" ; faut pas s'emmerder avec des chaînes carbonées trop longues. Dès les C1-C2, les moteurs à essence brûlent très bien les hydrocarbures, que se soit des alcanes ou des alcools légers.

Le Diesel a un rendement plus élevé, mais la synthèse chimique des alcanes C10 à C15 est plus lourde et obère le rendement global.

Les alcools (méthanol, éthanol) ont l'immense avantage d'être liquides en CNTP, alors que le méthane jusqu'au butane sont des gaz emmerdants à transvaser et stocker.

[NCSH]

Enfin des nouvelles du front, les neurones se reconnectent ...

Le projet Chilien a été rendu public il y a exactement deux ans par ses promoteurs dont HIF International est le principal maître d'oeuvre.

Cette année, en Décembre également, HIF et le même consortium incluant Porsche, Siemens, et surtout Exxon-Mobil ... ont fait une nouvelle annonce, aec d'autres projets répartis dans le monde entier.
Ce deuxième projet, cette fois-ci au Texas, utilise également l'énergie du vent comme source initiale d'énergie.

Cela permet de produire l'hydrogène, grace à des électrolyseurs de grande puissance de type PEM (avec la contrainte rédhibitoire du platine ) que fournit Siemens.
L'étape de la capture du CO2 atmosphérique est parallèle à celle de l'électrolyse, elle utilise un autre procédé d'origine américaine ( ce n'est pas celui de ClimeWork ).

Ainsi donc les réactions de FT pour produire le méthanol sont la deuxième étape, avant la conversion en essence via le procédé MTG, quant à lui fournie par Exxon, issue de l'amélioration d'un procédé découvert dans les années 70, au moment du 1er choc pétrolier.

Il n'y a donc que 3 étapes de transformation/réaction à prendre en compte depuis la source d''énergie électrique de départ. D'une autre manière, on peut aussi produire ainsi du propane, de l'OME 3/5, et quantité de précurseurs de la chimie de synthèse.
Bilan chiffré : 20 à 25 kWhé / litre

Il existe aussi des productions à deux étapes pour produire du gazole/kérozène : en Norvège, la proctuction ne devrait pas tarder à commencer ( de même, Sasol en Afrique du Sud depuis les années 80 à partir du charbon, avec notamment de l'essence FT obtenue directement ).
Bilan chiffré pour les Norvégiens : 17 kWhé / litre.

Concernant les solutions à voies biologiques, elles souffrent des quantités limitées de matières premières qui seront disponible : ce ne sera pas à la hauteur des quantités souhaitables.
On peut espérer au mieux 1 500 Mtep contre 1 100 actuellement, donc 80 d'agrocarburants ...
La capture du CO2 atmosphérique permet de viser 5 000 Mtep supplémentaires d'ici 2060.

[Remundo]

si l'on se base du 20 kWh électriques / L

le rendement n'est pas bon, car 1L de carburant c'est 10 kWh thermique, qui une fois converti en méca donnent 2-3 kWh mécaniques.

on a donc bien un gouffre énergétique, 90% de l'énergie primaire électrique est bouffée. C'est même pire que l'hydrogène.

Alors que si on met ces 20 kWh directement dans un véhicule électrique, on peut en espérer 18 kWh méca.

On en arrive à la conclusion suivante : ces techniques "e fuel" , en l'état actuel des rendements qu'elles proposent, sont à réserver aux domaines où il est impossible de se passer des carburants liquides : aviation, engins lourds (camion, chantier...).

Même aujourd'hui, en raisonnant en France sur un aspect purement financier, 20 kWh élec coûte 4 € sous bouclier tarifaire. Pour donner 1L d'essence à 1,7€ (mais seulement 60 ct€ hors taxe), on voit que ça ne cadre pas...

[NCSH]

si l'on se base du 20 kWh électriques / L

le rendement n'est pas bon, car 1L de carburant c'est 10 kWh thermique, qui une fois converti en méca donnent 2-3 kWh mécaniques.

on a donc bien un gouffre énergétique, 90% de l'énergie primaire électrique est bouffée. C'est même pire que l'hydrogène.

Alors que si on met ces 20 kWh directement dans un véhicule électrique, on peut en espérer 18 kWh méca.

On en arrive à la conclusion suivante : ces techniques "e fuel" , en l'état actuel des rendements qu'elles proposent, sont à réserver aux domaines où il est impossible de se passer des carburants liquides : aviation, engins lourds (camion, chantier...).

Même aujourd'hui, en raisonnant en France sur un aspect purement financier, 20 kWh élec coûte 4 € sous bouclier tarifaire. Pour donner 1L d'essence à 1,7€ (mais seulement 60 ct€ hors taxe), on voit que ça ne cadre pas...

Certes, les bilans énergétiques chiffrés ne sont pas aussi glorieux que ceux que nous ont habitués depuis une quinzaine d"années les partisans de l'électrification systématique des usages.

Toutefois les bilans de coûts ne sont pas défavorable en prenant de l'énergie électrique d'origine solaire et tropicale de 1 c€/kWhé soit 20 à 25 c€/ litre comme le permettent les solutions nouvelles du type de celle qu'à mise en valeur l' Université Technique de Lappaarenta en Finlande.
Au final, on arrive à 0.65 €/litre, ce qui est légèrement supérieur aux 0.50 à la sortie des raffineries actuellement.

D'autant que les rendements des moteurs thermiques type Euro VII ou diesels de poids lourds sont à plus ou moins 40%.

D'autre part, l'intérêt pour la production des huiles est un peu retombé par rapport à celui que l'on observait il y a 10 ans ( notamment Exxon avait investit 900 M$ en 2009 ). La promesse de production élevé jusqu'à 100 tep/ha n'a toujours pas été confirmée, elle est dépendante d'un apport massif de N.P.K. dont on ne peut garantir la pérennité à long terme du fait de l'épuisement prévisible des minerais de phosphates.
Ajouter une étape de transformation de type Laigret ne doit pas abaisser les prix de revient.

D'ailleurs, il y a-t-il des équipes pour développer cette solution ?

[Remundo]

en effet, il faudrait une énergie renouvelable massive et peu onéreuse d'origine solaire tropico-équatoriale.

Je crois que pour l'instant, c'est géopolitiquement utopique, même si techniquement viable.

DESERTEC s'y est cassé les dents il y a quelques années pour un projet Europe-Moyen Orient-Afrique qui avait pourtant "de la gueule" au bon sens du terme.

[Christophe]

en effet, il faudrait une énergie renouvelable massive et peu onéreuse d'origine solaire tropico-équatoriale.

Et l'ETM ? https://www.econologie.com/energie-ther ... ergetique/