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Unité pilote pour la synthèse de méthanol à partir de biogaz

Power to Product.

Près de 60 % des émissions de gaz à effet de serre anthropiques sont dues à la combustion de combustibles fossiles pour la production d'électricité et le transport. Le déclin des sources d'énergie qui en résulte constitue un défi majeur. Cependant, les alternatives, telles que l'énergie solaire et éolienne, varient grandement dans leur disponibilité locale et temporelle. Les périodes de faible production alternent avec des périodes de surproduction locale, au cours desquelles l'importante offre d'énergie solaire et/ou éolienne ne peut être absorbée par le réseau. Il en résulte une forte demande de stockage, notamment d'énergie électrique. Outre le stockage dans des batteries, des approches sont envisagées dans l'électrolyse pour la production d'hydrogène. L'hydrogène semble être un vecteur d'énergie idéal pour un approvisionnement énergétique sans émissions, mais en raison de sa taille atomique extrêmement petite, il nécessite des systèmes de stockage très complexes et coûteux et, même en combinaison avec la technologie tout aussi coûteuse des piles à combustible, il est économiquement inefficace de le reconvertir en énergie électrique.

Les stations d'épuration des eaux usées fonctionnent également comme des générateurs d'énergie : l'électricité produite à partir des gaz d'épuration dans les centrales de cogénération est utilisée pour produire sa propre énergie électrique. Cependant, l'offre d'autres énergies renouvelables dans le réseau électrique est parfois si importante que leur utilisation sur le site de la station d'épuration peut être intégrée dans les concepts de stockage d'énergie chimique d'une manière qui est sensée d'un point de vue économique global. Ici, il est possible de convertir le gaz d'épuration/biogaz en une source d'énergie liquide telle que le méthanol. En outre, il est possible d'intégrer dans le processus de synthèse l'hydrogène et le dioxyde de carbone (CO2) produits par électrolyse à partir d'autres sources. Le méthanol présente de nombreux avantages:

  • Un stockage simple et une densité énergétique élevée,
  • Utilisation très polyvalente et peu compliquée comme combustible et matière première chimique.

Dans le cadre d'un projet pilote "WASTRAK NRW - Utilisation de la technologie de l'hydrogène dans l'évacuation des eaux usées" financé par le Land de NRW, une installation semi-technique pour la synthèse du méthanol à partir du biogaz a été réalisée et exploitée.

Le biogaz pré-purifié (gaz d'alimentation) est divisé ou reformé dans un reformeur avec de la vapeur pour former du gaz de synthèse (hydrogène, dioxyde de carbone et monoxyde de carbone). Un flux partiel (gaz combustible) est utilisé pour fournir la chaleur nécessaire à la réaction de reformation par combustion avec l'air ambiant. La synthèse catalytique du méthanol est ensuite réalisée dans le réacteur à partir du gaz de synthèse produit. La configuration fait un fonctionnement à des pressions basses de 20 et 22 bars est bien inférieure à la norme industrielle de 50 à 100 bars. Ces conditions limites simplifient le fonctionnement et l'applicabilité du processus, par exemple sur les sites de biogaz. Le transfert de chaleur interne très efficace ainsi que le recyclage des flux de matériaux pour maximiser le rendement du produit sont au cœur de ce processus innovant. La technologie d'essai est contrôlée par un contrôleur logique programmable (PLC), qui assure des essais variables.

L'installation pilote a permis de montrer que le défi technique de la synthèse du méthanol, y compris le recyclage des composants gazeux n'ayant pas réagi, pouvait être résolu. Cela a été réalisé en particulier en combinant les processus de chauffage et de refroidissement nécessaires et en exploitant ainsi le potentiel énergétique existant des éduits des produits et des sous-produits de l'usine. Pour séparer le produit, constitué d'un mélange méthanol-eau, celui-ci a été condensé dans une étape de traitement ultérieure.

PERSONNE DE CONTACT

Dr.-Ing. Kristoffer Ooms
+49 241 80 2 68 22 / E-Mail ›

Carl Fritsch, M.Sc.
+49 241 80 2 39 55 / E-Mail

Dipl.-Ing. Alejandra Lenis
+49 241 80 2 68 42 / E-Mail

 

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WaStraK Flyer (DE)

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