La Pyrogazéification

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Lucille Chassé
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1 La Pyrogazéification Une filière complémentaire pour la transition énergétique et le développement de l économie circulaire Franck Mainard Urban Biomass Membre du Club Pyrogazéification 3 mai 2017

2 SOMMAIRE 1. PYROLYSE/GAZÉIFICATION? 2. AVANTAGES & ENJEUX 3. EXEMPLES DE PROJETS

3 PYROLYSE, GAZEIFICATION?

4 1. LA PYROGAZEIFICATION? Pourquoiest-cesidifficile de passer des énergies fossiles aux énergies renouvelables?? ENERGIES FOSSILES ENERGIES RENOUVELABLES

5 1. LA PYROGAZEIFICATION? Les infrastructures existantes utilisant des énergies fossiles vont-elles devenir des friches industrielles? Faut-iljeterle bébéavec l eaudu bain?

6 1. LA PYROGAZEIFICATION? Imiterle process naturel à l originedes énergies fossiles Pyrolyse Naturelle Pyrolyse Rapide Million d années Quelques secondes / minutes 0.001% 100 % Source : VALONEO

7 1. LA PYROGAZEIFICATION? La PYROLYSE est un traitement thermique de la matière organique sèche, 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 partie carbonée solide en gaz de synthèse par ajout d une petite quantité d oxygène ou de vapeur d eau. La PYROGAZÉIFICATION est un processus de pyrolyse suivi d une gazéification.

formes plus facilement exploitables DECHET PYROLYSE Eau Eau Gaz de

8 1. LA PYROGAZEIFICATION? La pyrolyse: transformation de la matière organique sous d autres formes plus facilement exploitables DECHET PYROLYSE Eau Eau Gaz de Synthèse Matière organique Matières minérales Huile de pyrolyse Solide carboné (coke) Matières minérales Source : VALONEO

9 1. LA PYROGAZEIFICATION? Le livre de recettesde la pyrolyse La proportion entre les différentes phases dépend avant tout: de la température de la vitesse de chauffage du temps de séjour

10 1. LA PYROGAZEIFICATION? La gazéificationpour maximizer la production de gazde synthèse PYROGAZEIFICATION DECHET PYROLYSE GAZEIFICATION Eau Eau Eau Matière organique Gaz de Synthèse Huile de pyrolyse Gaz de Synthèse Matières minérales Solide carboné (coke) Matières minérales AIR Huile Coke Matières minérales Source : VALONEO

11 1. LA PYROGAZEIFICATION? Pyrolyse/gazéification = un pré-traitementde la matièreorganique La valorisation se fait en aval 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) Un seul équipement Chaleur uniquement Pyrolyse Gazéification Equipement de pyrolyse/gazéification (dont traitement d épuration le cas échéant) Composés énergétiques (gaz, huile et/ou charbon) Procédé de valorisation en aval, sur site ou non Nombreuses valorisations possibles (dont chaleur) 2 étapes comme la méthanisation

12 1. LA PYROGAZEIFICATION? Avantages d un fonctionnement en deux étapes Possible de purifier avantvalorisationvalorisationd un gaz propre, réduction émissions polluantes Valorisationthermique: meilleurecombustion, moinsde fumées, possible d aller au coeur de procédés industriels Valorisation électrique: meilleur rendement énergétique avec moteur à combustion interne versus turbine à vapeur Composésénergétiquesplus facilementstockables, injection dans le réseau gaz possible

13 AVANTAGES & ENJEUX

14 2. AVANTAGES & ENJEUX La pyrolyse, clé de voûte de tous les procédés thermochimiques, dont la combustion (une possibilité parmi beaucoup d autres) Biomasse "propre" Déchets non recyclables Faciles Difficiles Faciles Difficiles Biomasse / Déchets organiques Paramètres : humidité, granulométrie, taux de cendres, métaux lours, chlore, PYROLYSE Matière première Procédé % fonction paramètres pyrolyse Huile Charbon Gazéification Combustion classique Vecteur énergétique Energie Gaz de Synthèse (1) Raffinage Biocarburants FT Synthèse SNG Méthane VR H2 Combustion indirecte (après séparation des polluants) Combustion directe Chaleur PAC TAG / Moteurs gaz (Rendt de 35 à 40%) TAV/ Stirling (Rdtde 15 à 25%) Electricité et/ou Chaleur 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 Source : VALONEO

15 Une très grande variété de possibilités

2. AVANTAGES & ENJEUX Les Combustibles Solides de Récupération Des objectifs environnementaux ambitieux (Europe, Grenelle ) à la fois sur les ENR et sur la valorisation des déchets Directive

16 2. AVANTAGES & ENJEUX 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 Déchets Hiérarchie des modes de traitement Objectif 2020: Réduction de 50% de l enfouissement par rapport au niveau de 2010 soit ~12Mt à valoriser Recherche de solutions pour la valorisation d au moins 2,5 millions de tonnes par an Source : CEA

17 2. AVANTAGES & ENJEUX Une multitude d entrants possibles Source : VALONEO

18 2. AVANTAGES & ENJEUX Une multitude de produits possibles Electricité 2 nde génération biofuel Combustibles pour procédés thermiques Molécules spécifiques (méthane, hydrogène, ) Source : VALONEO

Lit fixe Lit fluidisé Réacteur à flux entrainé Température, pureté du syngaz

19 2. AVANTAGES & ENJEUX Une multitude de procédés (quelques exemples non exhaustifs) 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 Taille et CAPEX croissant

2. AVANTAGES & ENJEUX Un intérêt croissant

(Transition énergétique) Réduction des gaz à

20 2. AVANTAGES & ENJEUX Un intérêt croissant partout dans le monde Un nouveau paradigme: 3 facteursclés + + Valorisation des déchets Economie circulaire Nouvelles sources d énergies (Transition énergétique) Réduction des gaz à effet de serre Des développements en cours dans de nombreux pays

21 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 déchets sur de grosses capacitésavec unelogiquesanitaire sur les procédés de 1ère génération Principe de proximité, économie circulaire

gaz vert, principale clé de la transition énergétique % gaz vert 0% 16% 70% Une

22 2. AVANTAGES & ENJEUX Un potentiel gigantesque Exemple de l injection réseau Ressources : résidus agricoles, certains déchets non recyclables, > La production de gaz vert, principale clé de la transition énergétique % gaz vert 0% 16% 70% Une énergie renouvelable et non intermittente Source : GrDF, Etude Facteur 4 pour la France, Juin 2013

23 Exemplesde projets

24 3. 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 LotzTechnologies (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 kg/h, Bois palettes, fientes, agropellets Et bien d autres : Alpha Recyclage, Cogexyl, Maguin, MiniGreenPower, IHOL, Naoden

25 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

Type d intrants Biomasses végétales, CSR, Boues de STEP, lisiers, digestats, plastiques, pneus usagés,

pyrolytiques, charbon, biochar Jusqu à 3 tonnes/h en entrée ETIA Gazéifieur à lit fixe contre-courant et

Procédé Pyrowatts Biomasse/ RDF/CSR Type d intrants Boues de STEP, bois B, CSR Syngaz,électricité et

26 3. EXEMPLES DE PROJETS Etat de l art en France-Quelques exemples Procédé Gasclean Lit fixe co-courant Type de procédé Procédé continu de pyrolyse à vis chauffante électrique Procédé Biogreen Biomasse CSR (en test) Type d intrants Biomasses végétales, CSR, Boues de STEP, lisiers, digestats, plastiques, pneus usagés, COGEBIO Chaleur, électricité 100 à 500 kg/h Type de sortants Plages de capacités Syngaz, huiles pyrolytiques, charbon, biochar Jusqu à 3 tonnes/h en entrée ETIA Gazéifieur à lit fixe contre-courant et réacteurde craquage thermique des goudrons Type de procédé Gazéifieur de type lit fixe à caloporteur mobile Procédé Pyrowatts Biomasse/ RDF/CSR Type d intrants Boues de STEP, bois B, CSR Syngaz,électricité et chaleur Type de sortants Syngaz, chaleur et électricité CHO POWER 4 à 12 t/h 8 à 12 MWe Plages de capacités 100 à 500 kg/h VALONEO

27 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,

28 Contact Philippe Hugeron Président du Club Pyrogazéification 69 bis rue Boissière Paris Tel : +33 (0) Mail : contact@clubpyrogazeification.org

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