Le GNV peut être produit :
- soit à partir de l’exploitation d’un gisement souterrain de gaz naturel ;
- soit à partir de la biomasse.
Dans le cadre de la transition énergétique, la production de GNV à partir de l’exploitation d’un gisement souterrain de gaz naturel (donc des hydrocarbures) n’est pas un procédé recommandé, car il favorise une grande quantité d’émissions de CO2 non souhaitée pour la lutte contre le réchauffement climatique. Pour cette fiche pratique, nous nous limitons pour la suite uniquement à l’explication des procédés de production de GNV à partir de la biomasse.
Il faut dans un premier temps identifier les sources d’énergies locales exploitables c’est-à-dire la biomasse sèche et/ou la biomasse humide pour la production du GNV. La biomasse sèche concerne les déchets dont le taux d’humidité est inférieur à 30 %. La biomasse humide a un taux d’humidité qui dépasse 30 %.
Dans un second temps, il faut identifier le procédé de production du GNV en fonction de la ou des sources d'énergies locales exploitables identifiées. Ceci nécessite de connaître les procédés de production de GNV en fonction du type de source d’énergie locale identifiée (biomasse sèche, biomasse humide).
Comment est produit le GNV à partir de la biomasse via le procédé de méthanisation ?
Le gaz naturel est le plus vertueux pour une exploitation dans la mobilité lorsqu’il provient des sources les plus propres. Panorama des différentes façons d’obtenir du bioGNV, ce biogaz (ou biométhane) est rebaptisé ainsi pour alimenter les véhicules fonctionnant au GNV.
Il existe plusieurs procédés permettant de produire du GNV. La méthanisation, ou digestion anaérobie, est le moyen le plus souvent utilisé pour produire du bioGNV à partir de biomasse humide.
Ces déchets à partir desquels se fait la méthanisation sont constitués des ordures ménagères, des boues en provenance des stations d’épuration, des produits agricoles et résultant de l’entretien des espaces verts, des résidus de l’industrie agroalimentaire ou de la restauration collective, etc. Plusieurs sources sont parfois traitées au sein d’une même unité de production : ordures ménagères + déchets verts ou part inutilisée d’une production agricole + résidus d’une entreprise agroalimentaire locale, par exemple.
Schéma de production et de distribution de GNV par méthanisation
Si la méthanisation repose schématiquement sur un même scénario simpliste qui aboutit à la production de biogaz, différents traitements en amont et en aval sont rendus nécessaires selon la nature des déchets et les résidus obtenus.
Parmi les opérations de prétraitement, il existe divers procédés d’élimination d’éléments indésirables (cas des ordures ménagères) et divers procédés d’homogénéisation de la matière à méthaniser. On peut alors soumettre le substrat à un digesteur hermétique pendant plusieurs jours que des bactéries vont progressivement dégrader jusqu’à l’obtention de biogaz composé de méthane, de CO2, de souffre et d’eau.
L’opération se poursuit dans un post-digesteur qui permettra de compléter le volume de gaz déjà récupéré, le tout étant ensuite soumis à différents traitements pour le débarrasser du soufre (ex. : filtre à charbon), de l’eau (ex. : séchage par refroidissement et condensation), et du CO2 (ex. : piégeage par des billes zéolithes).
Le biogaz obtenu est vert quand on lui retire le CO2, le souffre et l’eau qu’il contient. Cela donne un gaz composé à 97 % de biométhane.
Comment est produit le GNV à partir de la biomasse via le procédé de pyrogazéification ?
La pyrogazéification est également un autre procédé permettant de produire du GNV à partir de biomasse sèche et de biomasse humide.
Censée fournir à terme 40 % du biogaz produit, la technique par pyrogazéification permet d’obtenir du biométhane de deuxième génération, appelé ici méthane de synthèse (CH4) via un processus thermochimique.
La figure Schéma de production et de distribution de GNV par pyrogazéification montre les phases de transformation de la biomasse/déchets en GNV par pyrogazéification.
Schéma de production et de distribution de GNV par pyrogazéification
Ce méthane est injecté dans le réseau de gaz pour être utilisé pour différents usages : industrie, mobilité, bâtiment.
Comment est produit le GNV à partir de la biomasse via le procédé de Power to Gas ?
Le GNV peut également être produit par le procédé de Power to Gas. Cependant, obtenir du méthane de synthèse via une architecture Power to Gas n’est encore qu’un processus expérimental.
La figure Schéma de production et de distribution de GNV par électrolyse et méthanation montre les phases de transformation de l’électricité en GNV par électrolyse et méthanation.
Schéma de production et de distribution de GNV par méthanation
À la base, il s’agit, lorsque l’offre en électricité est supérieure à la demande, de ne pas perdre l’énergie produite par les sources renouvelables (éolien, photovoltaïque) en l’exploitant pour électrolyser l’eau. Par électrolyse de l’eau, l’on obtient de l’hydrogène qui peut être utilisé soit directement en l’injectant dans le réseau de gaz, ou soit en captant le CO2 pour produire du méthane injecté également dans le réseau de gaz naturel, où les deux produits (hydrogène, méthane) se mélangent parfaitement jusqu’à une certaine proportion.
Parmi les programmes Power to Gas en cours, notamment Jupiter 1000, une extension d’architecture est prévue pour une unité de méthanisation en alimentation d’une station GNV.
