Un tout nouveau type de bioréacteur pour la production biologique de méthane a permis pour la première fois d'utiliser des niveaux de pression extrêmement élevés et a établi de nouvelles normes d'efficacité pour la conversion du CO 2 et H 2 en méthane. Cette amélioration significative par rapport aux bioréacteurs classiques est due à des milliards de micro-organismes qui ne prennent véritablement vie que sous une pression extrême, ainsi que la société autrichienne Krajete GmbH, qui a conçu le bioréacteur et a maintenant construit la première usine pilote pour tester la technologie. Une installation réussie nécessitait une combinaison d'expérience dans la mise en œuvre d'installations chimiques et d'expertise biologique.

La pression est là ! Les déclarations d'intention politiques sur le changement climatique et la transformation énergétique obligent l'industrie à proposer des idées toujours plus intelligentes. Une telle idée, l'idée originale de la société autrichienne Krajete GmbH, se concentre sur la production de gaz respectueux de l'environnement - en utilisant la fermentation du gaz pour produire du méthane à partir de CO 2 . L'entreprise a développé un bioréacteur qui offre d'énormes gains de taux de conversion en utilisant une pression extrêmement élevée. La clé de ce succès est ce qu'on appelle les archées, des micro-organismes qui vivaient à l'époque préhistorique et qui sont habitués à des conditions de pression extrêmes. Et utilement, ils peuvent également transformer le CO 2 en gaz naturel « vert ».

Propre et efficace

"Notre usine a atteint des taux de conversion auparavant inaccessibles, parce qu'une pression plus élevée accélère les processus de transformation chimique, " a expliqué Alexander Krajete, PDG de Krajete GmbH. "En outre, le processus de fermentation des archées utilise de l'hydrogène. Cela signifie que le CO 2 normalement produit lors de la fermentation biologique est également transformé en méthane, et ne représente plus un contaminant comme dans le cas de la fermentation de la biomasse. Ainsi, avec ce rendement plus élevé, l'usine produit du méthane pratiquement pur au lieu de biogaz impur. Sur la base de ce principe, presque tout le CO 2 contenant des gaz d'émission peuvent être directement valorisés."

L'entreprise a développé l'usine de fermentation à haut rendement grâce à la combinaison innovante de deux domaines qui sont normalement considérés comme complètement distincts :la chimie et la biologie. « Dans le secteur de l'ingénierie des usines chimiques, il est bien connu qu'une pression plus élevée augmente les taux de conversion, " dit Krajete, se référant à l'idée derrière le bioréacteur à haute performance. "Mais appliquer ce concept simple à un bioréacteur est une tâche énorme, car les micro-organismes utilisés doivent pouvoir résister à une telle pression. Et la plupart d'entre eux ne le sont pas."

Des microbes préhistoriques apprivoisés

Krajete GmbH a pu s'appuyer sur sa connaissance approfondie des archées, un groupe de micro-organismes qui existent sur Terre depuis des milliards d'années et se trouvent aujourd'hui dans des endroits où les températures ou les pressions extrêmes sont la norme. L'entreprise avait déjà réussi à « apprivoiser » les archées pour la production de gaz naturel en 2013. Cinq brevets ont été déposés pour sauvegarder ce succès. Le développement du bioréacteur haute performance permettra à l'entreprise de capitaliser pleinement sur le potentiel de cette approche. « Notre installation pilote a montré que nous pouvons obtenir 500 litres de méthane par heure à partir de seulement dix litres de liquide à une pression de 15 bars. Ces chiffres pour la production de gaz naturel biosynthétique sont inégalés dans le monde.

Un élément particulièrement difficile du processus de développement était les capteurs résistants à la pression, qui mesurent les « signes vitaux » de la fermentation gazeuse (tels que les niveaux de pH et le potentiel redox). Ceux-ci ont été spécialement développés pour le bioréacteur haute performance par un fournisseur mondial de premier plan en Allemagne. L'étape suivante consistait à acquérir des connaissances détaillées sur la façon de préserver et de contrôler la vie dans des conditions de pression extrêmes. La pression dans le bioréacteur ne doit pas changer trop rapidement, malgré la nécessité d'ajouter du milieu ou de prélever des échantillons. Des changements de pression rapides mettraient les archées sous un stress massif et entraîneraient une réduction des performances, ou provoquer la mort des microbes. Grâce à sa longue expérience de travail avec ces microbes et de construction de telles installations, Krajete GmbH a su relever le défi. La nouvelle conception de l'installation n'est pas seulement adaptée aux petits bioréacteurs; il peut également être utilisé dans des installations à grande échelle.