Une nouvelle technologie de méthanation par induction magnétique

Teréga, un opérateur de transport et de stockage de gaz situé dans le sud-ouest, vient de signer un partenariat avec Toulouse Tech Transfer, un organisme favorisant le transfert de technologies de la recherche publique vers les entreprises, afin de développer en co-maturation une nouvelle technologie de méthanation. Celle-ci est issue d’un travail de recherche au LPCNO (Laboratoire de physique et chimie des nano-objets) sur la synthèse de nanoparticules métalliques. Cette innovation a pour origine l’utilisation à la fois des propriétés physiques et chimiques d’une même nanoparticule magnétique.

Le procédé de méthanation, breveté par le LPCNO et baptisé Méthamag, consiste à convertir du CO2 en méthane par hydrogénation grâce à la réaction chimique de Sabatier bien connue : CO2 + 4 H2 → CH4 + 2 H2O. Son originalité est de reposer sur un procédé de catalyse en phase gazeuse par hyperthermie magnétique, c’est-à-dire par l’échauffement de nanoparticules ferromagnétiques capables de chauffer considérablement en présence d’induction magnétique. Ces nanoparticules peuvent donc être utilisées comme catalyseurs pour toute une série de réactions d’importance industrielle dont l’hydrogénation du CO2 en méthane. « Concrètement, le procédé fonctionne grâce à un réacteur dans lequel est introduit le mélange gazeux et autour duquel une bobine située à l’extérieure va permettre l’induction magnétique. Celle-ci va activer les nanoparticules métalliques présentes à l’intérieur du réacteur et va permettre la mise en œuvre de la réaction » explique Laura Luu Van Lang, chargée d’études opportunités business au pôle stratégie et innovation chez Teréga.

Un procédé particulièrement adapté à la technologie Power-to-gas

Son avantage majeur est d’être capable de s’activer et se désactiver de manière quasi instantanée grâce à une mise en température quasi immédiate du système. « Il n’y a pas de temps de chauffe ou de montée en puissance de l’installation comme sur les autres procédés », ajoute Laura Luu Van Lang. Le procédé se révèle donc particulièrement adapté à la technologie Power-to-gas pour valoriser le surplus d’électricité provenant des énergies renouvelables. Cette électricité étant d’abord transformée en hydrogène par électrolyse de l’eau et pouvant ensuite être convertie en méthane grâce à une réaction de méthanation.

Autre atout de Méthamag : son efficacité énergétique. « Aujourd’hui, elle est de l’ordre de 40 %, mais sur des essais réalisés à toute petite échelle, précise Laura Luu Van Lang. Des simulations démontrent qu’on pourrait atteindre une efficacité énergétique de 70 % sur des installations de plus grandes tailles. Dans tous les cas, le rendement réactionnel est toujours supérieur à 95 %. À ce stade, les résultats sont très prometteurs ». Enfin, comparé aux procédés de méthanation par voie catalytique classique qui présentent l’inconvénient d’être sensibles aux impuretés, cette technologie l’est beaucoup moins.  « Ceci s’explique par les catalyseurs, c’est-à-dire l’induction magnétique, qui sont situés à l’extérieur du réacteur. »

En plus de contribuer au développement de la filière Power-to-gas, ce procédé pourra également être alimenté grâce à des unités de méthanisation. Ces dernières produisent en effet du biogaz, composé essentiellement de méthane et de dioxyde de carbone. « Ce biogaz est épuré et seul le méthane est injecté dans les réseaux. Le CO2 n’est aujourd’hui pas valorisé. Il pourrait donc servir à alimenter notre procédé Méthamag afin d’augmenter le rendement de ces unités de méthanisation », complète Laura Luu Van Lang.

Le Méthamag pourra être alimenté par la technologie de pyrogazéification

À plus long terme, cette technologie pourrait être utilisée par la filière pyrogazéification, une autre voie de production de gaz renouvelable à partir de déchets comme le bois. Encore peu développée en France, elle pourrait voir le jour à l’horizon 2030. « La pyrogazéification produit un gaz de synthèse nommé le syngaz et composé principalement d’hydrogène, de monoxyde de carbone et de dioxyde de carbone, analyse Laura Luu Van Lang. Son intérêt est qu’il comporte tous les éléments nécessaires à la réaction de méthanation. »

Les trois partenaires de ce projet se donnent environ un an et demi pour réaliser les développements post laboratoire. L’étape suivante doit mener vers l’industrialisation du procédé. L’objectif étant de concevoir dans trois ans les premiers pilotes industriels afin de démontrer leur efficacité.