Les chercheurs de KIT ont réussi à produire du méthane renouvelable à partir d'un mélange de gaz de synthèse à base de biomasse dans leur usine pilote de méthanisation en nid d'abeille. La qualité de ce gaz naturel de synthèse (GNS) est comparable à celle du gaz naturel fossile et peut être utilisé comme combustible dans les centrales de cogénération et de chauffage ainsi que dans les voitures ou les camions. L'usine pilote a été conçue et testée par des chercheurs de l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) et du Centre de recherche de l'Association technique et scientifique allemande pour le gaz et l'eau (DVGW).

La chaleur et la mobilité reposent encore principalement sur des sources fossiles. Pour l'avenir de l'approvisionnement énergétique durable et respectueux de l'environnement dans ces secteurs, cependant, vecteurs énergétiques chimiques issus de sources renouvelables, comme le biogaz ou le SNG, sont également adaptés, les experts disent.

« Les vecteurs énergétiques chimiques ont une densité énergétique élevée et sont particulièrement attractifs pour le secteur de la mobilité, " dit Félix Ortloff, Responsable du groupe "Process Engineering" du DVGW Research Center de l'Institut Engler-Bunte (EBI) du KIT.

Les installations de biogaz produisent le gaz renouvelable principalement par fermentation de déchets biologiques. Dans les pays dotés d'un important secteur forestier, comme la Finlande ou la Suède, il existe un potentiel élevé de production de SNG à partir de déchets de bois. Grâce à la gazéification de la biomasse, un gaz de synthèse est produit, qui se compose principalement d'hydrogène, monoxyde de carbone, et le dioxyde de carbone. Ce mélange peut ensuite être transformé en méthane de haute qualité par méthanisation. Les chercheurs de l'Institut Engler-Bunte du KIT et du Centre de recherche DVGW ont maintenant testé avec succès un procédé de méthanisation très efficace pendant plusieurs semaines dans la ville de Köping, Suède.

Les composants principaux de l'usine sont des catalyseurs en nid d'abeilles qui ont été développés et optimisés pour être utilisés par le groupe "Catalytic Fuel Conversion" de la division EBI de la chimie et de la technologie des carburants (EBI ceb) dirigée par Siegfried Bajohr. « Dans un processus en une seule étape, les catalyseurs au nickel métallique convertissent l'hydrogène et le monoxyde de carbone et, en cas d'approvisionnement suffisant en hydrogène, également du dioxyde de carbone dans le méthane et l'eau, ", dit Siegfried Bajohr.

L'usine pilote de conception en conteneurs a été couplée à un gazéifieur de biomasse qui fournit les gaz carbonés nécessaires à la réaction chimique. Au sein de ce complexe, L'usine de méthanisation de KIT a converti de manière fiable le gaz de synthèse en méthane pendant plusieurs semaines. "Le méthane synthétique produit a ensuite été utilisé comme carburant dans les véhicules au gaz naturel de notre partenaire de projet suédois Cortus AB, " ajoute Bajohr.

« En dehors de l'utilisation dans les véhicules au gaz naturel, le méthane peut également être injecté dans l'infrastructure européenne de gaz naturel existante, " dit Félix Ortloff, EBI. De l'avis des scientifiques, le méthane peut déjà remplacer le gaz naturel fossile dans de nombreuses applications aujourd'hui.

"De plus, la technologie peut également être appliquée dans le contexte du power-to-gas, " ajoute Ortloff. Dans ce cas, l'eau est divisée en hydrogène et oxygène par électrolyse à l'aide d'énergie électrique renouvelable. Puis, l'hydrogène réagit avec le dioxyde de carbone en méthane synthétique. Outre la réduction des contraintes des réseaux électriques, l'intégration d'usines de biogaz ou de gazéification de biomasse dans les concepts de power-to-gas est considérée comme avantageuse par les chercheurs. La capacité de production des usines pourrait être doublée, car le dioxyde de carbone issu de la production de biogaz est entièrement transformé en méthane.

"Notre usine pilote se caractérise par une conception très compacte et, Par conséquent, grande mobilité, " dit Ortloff. " Lorsqu'il est installé dans un conteneur de fret, il peut être testé n'importe où dans des installations de biogaz éloignées, dans les zones rurales, ou en combinaison avec d'autres CO 2 sources qui pourraient être pertinentes à l'avenir, tels que divers procédés industriels, " il dit.

Après une opération en Suède, l'usine pilote est maintenant sur le chemin du retour à Karlsruhe. « L'usine sera intégrée dans l'infrastructure de l'Energy Lab 2.0 sur le Campus Nord de KIT. Nous souhaitons améliorer encore la méthanisation en nid d'abeille et optimiser les catalyseurs pour une utilisation dans des installations beaucoup plus grandes », déclare Siegfried Bajohr, le coordinateur scientifique de l'usine pilote.