Solution avancée pour la conversion des goudrons – ASTARTE

Ce laboratoire commun a pour objectif le développement de nouvelles méthodes industrielles pour l’analyse et la conversion des molécules organiques condensables et solides (goudrons et suies) produites dans les procédés de gazéification.

Certains combustibles solides tels que la biomasse ou les combustibles solides de récupération (CSR) doivent être valorisés énergétiquement dans le cadre des politiques environnementales. Pour des puissances intermédiaires typiques d’applications décentralisées (moins de 25 MW), la gazéification en lit fluidisé permet potentiellement d’obtenir des rendements électriques supérieurs aux rendements atteignables par combustion et cycle vapeur. Cependant le mélange de méthane, d’hydrogène et de monoxyde de carbone produit par gazéification doit être valorisé dans des moteurs à combustion interne qui souffrent de la présence des goudrons (composés aromatiques lourds).

Aucune technologie de gazéification en lit fluidisé ne permet actuellement de produire un gaz exempt de goudrons. Il est donc nécessaire de les convertir ou de les séparer du gaz (typiquement par lavage). Dans ce laboratoire commun, nous privilégierons durant les premières années l’étude de nouveaux moyens d’analyse rapide des goudrons et suies, ainsi que la mise en œuvre d'un procédé innovant de conversion thermique des goudrons. En effet, la conversion thermique est moins coûteuse et plus robuste qu’une conversion purement catalytique car les catalyseurs sont rapidement désactivés durant le traitement des gaz (dépôt de coke, attrition, dépôt de composés minéraux, etc.). Mais la conversion thermique peut produire des suies qui représentent à la fois une perte en carbone et une cause de bouchage des conduites et des filtres. L’enjeu scientifique est donc de mieux comprendre et analyser la conversion des goudrons pour réduire la formation des suies et promouvoir la formation de gaz combustible (CH4, H2, CO). Au niveau technologique, il faut mettre en œuvre des réacteurs à haute température, robuste et versatile (i.e. stable et performant quel que soit la composition des combustibles et donc des goudrons).

Ce laboratoire commun s’appuiera sur les compétences scientifiques et techniques du Laboratoire Réactions et Génie des Procédés (UMR 7274, CNRS – Université de Lorraine) basé à Nancy (54) et de la société Leroux & Lotz Technologies (LLT) basée à Grenoble (38).

Le partenaire public (LRGP) apporte ses compétences scientifiques en matière d’analyse, de cinétique et de filtration et apporte également la flexibilité de ses installations à l’échelle laboratoire. Le partenaire privé (LLT) apporte ses compétences en conception de réacteurs (design, modélisation par Computational Fluid Dynamics - CFD, matériaux, etc.), son analyse du marché (par ses retours d’expériences industrielles) et son démonstrateur. Cette association de compétences et de réacteurs (passage de l’échelle laboratoire au démonstrateur) serait unique en Europe et un élément déterminant pour l’innovation dans ce secteur.
Ce LabCom est l’élément incitatif qui permet d’initier ce partenariat sur ce sujet.

Ce LabCom ASTARTE est structuré autour des 2 axes de recherche suivants :
Axe 1 : développement de nouvelles méthodes d’analyses pour caractériser les goudrons et les suies ;
Axe 2 : développement d’un procédé innovant de conversion des goudrons.

L’ensemble de ces dispositifs sera mis au point en aval du réacteur lit fluidisé du LRGP à l’échelle laboratoire (TRL 4-5) puis testé à l’échelle démonstrateur chez LLT (TRL 8 ).