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 : contact@clubpyrogazeification.org