Lorsque la biomasse agricole excédentaire telle que la paille, les fibres de lisier et la litière épaisse est chauffée à 5-600°C dans un environnement appauvri en oxygène (pyrolyse), deux produits se forment :le biocharbon et le gaz de pyrolyse. Une petite quantité d'énergie est nécessaire pour démarrer la pyrolyse. Sinon, il s'agit d'un circuit fermé qui ne nécessite pas d'apport d'énergie supplémentaire. La technologie de pyrolyse de DTU ne nécessite que 5 % de l'énergie extraite pour fonctionner. Crédit :Claus Lunau
Grâce à la pyrolyse, la paille et le lisier peuvent être chauffés à des températures très élevées et devenir du biocharbon et du gaz. Le biocharbon peut être épandu sur les champs et être stocké pendant des centaines d'années dans le cadre du CO2 de la biomasse. Le gaz peut être utilisé pour la production d'électricité et de chaleur ou être transformé en carburant d'aviation.
Les résidus de paille, les fibres de fumier liquide et la litière épaisse (le matériau sur lequel se tient le bétail dans les étables et les étables, ndlr) peuvent être inclus comme ingrédients importants dans une solution climatique agricole centrale. Cela a été souligné lorsque, au printemps, le gouvernement a présenté son plan climatique et agricole Conversion verte de l'agriculture. Le pivot technologique de la solution est la pyrolyse. La pyrolyse chauffe la biomasse à des températures très élevées dans un environnement pauvre en oxygène, torréfiant ainsi la matière. La production de biomasse torréfiée, également appelée biocharbon, est un moyen simple et peu coûteux de capturer et de stocker le CO2 , explique Ulrik Birk Henriksen, chercheur principal au DTU Chemical Engineering.
"La capture du carbone se produit lorsque les plantes absorbent le carbone de l'atmosphère pendant la photosynthèse. La première étape du stockage du carbone a lieu lorsque les résidus végétaux subissent une pyrolyse et sont convertis en biocharbon. La pyrolyse lie jusqu'à 50 % du carbone de l'original biomasse dans le biocharbon. La deuxième étape du stockage est lorsque le biocharbon est épandu sur les terres agricoles, et parce que le biocharbon se décompose très lentement, nous pouvons potentiellement stocker le CO atmosphérique2 pendant plusieurs centaines d'années », déclare Ulrik Birk Henriksen.
Il ajoute que des chercheurs de l'Université d'Aarhus ont démontré que le biocharbon est d'une autre utilisation bénéfique dans le sol, car il a à la fois un effet fertilisant et améliore la structure du sol. De plus, la pyrolyse décompose également les substances indésirables telles que les microplastiques, les hormones, ainsi que les résidus de médicaments et de pesticides qui se sont retrouvés dans la biomasse.
Jusqu'à la moitié du carbone de la biomasse est « capturée » dans le biocharbon, qui peut être épandu dans les champs où le charbon a des propriétés d'amélioration des sols. Le carbone que la biomasse a absorbé de l'atmosphère au moyen de la photosynthèse lorsqu'elle était sous forme végétale peut être stocké dans le sol pendant des centaines d'années. Crédit :Claus Lunau
Une voie vers des carburants sans fossiles
Avec son ancien collègue Jesper Ahrenfeldt, Ulrik Birk Henriksen a travaillé avec la pyrolyse pendant de nombreuses années chez DTU, et la collaboration a maintenant été transférée à SkyClean, où Ahrenfeldt est actuellement employé. Stiesdal Fuel Technologies, dirigée par Henrik Stiesdal, est à l'origine de SkyClean et investit dans la mise à l'échelle de l'usine de pyrolyse afin d'accélérer le développement de la technologie qui peut réduire les émissions de carbone dans le secteur agricole.
La vision de la technologie de pyrolyse va au-delà du captage et du stockage du carbone. En plus du biocharbon, la pyrolyse crée également du gaz, qui peut être utilisé de plusieurs façons. L'application la plus simple consiste à brûler le gaz pour produire de l'électricité et de la chaleur. Cependant, le gaz de pyrolyse peut également être utilisé pour produire du méthanol. De plus, les substances de goudron peuvent être séparées du gaz de pyrolyse et être transformées en pétrole, qui peut ensuite être encore raffiné et utilisé pour la production de carburants liquides pour, par exemple, les avions.
Le gaz de pyrolyse peut être utilisé pour produire du méthanol, ou les goudrons peuvent être séparés du gaz et transformés en pétrole. L'huile peut ensuite être raffinée davantage et être utilisée pour produire des carburants liquides pour, par exemple, les avions. Cela nécessite de l'hydrogène, qui peut être produit à partir d'énergies renouvelables telles que l'énergie éolienne. Crédit :Claus Lunau
"De cette façon, nous pouvons remplacer les combustibles fossiles par la pyrolyse. Cependant, la solution est encore dans quelques années, car elle nécessite davantage de recherche et de développement. Mais nous y travaillons vraiment", déclare Ulrik Birk Henriksen, qui estime que cette partie de la technologie peut être en place d'ici 2030.
Le chercheur reste impassible lorsqu'il est fait mention de la critique selon laquelle il n'y a pas suffisamment de biomasse pour que la pyrolyse devienne une méthode significative de réduction de la teneur en carbone de l'atmosphère.
Le gaz de pyrolyse peut également être brûlé pour produire de la chaleur et de l'électricité. Crédit :Claus Lunau
"Il y a beaucoup de biomasse excédentaire dans le secteur agricole danois. Nous avons fait des calculs à ce sujet. Cependant, il est vrai que la biomasse est une ressource rare, elle doit donc être utilisée de manière appropriée, et nous pensons que c'est le cas ici. Parce que —avec la pyrolyse—nous pouvons éliminer et stocker efficacement le CO2 de l'atmosphère de manière très peu coûteuse », déclare Ulrik Birk Henriksen.
La proposition du gouvernement pour une conversion verte du secteur agricole prévoit un total de CO2 réduction dans le secteur agricole de 7,1 millions de tonnes de CO2 équivalents d'ici 2030. La technologie de pyrolyse représente la contribution la plus importante à ce processus, car, selon les calculs du gouvernement, la pyrolyse assure au Danemark une réduction totale de deux millions de tonnes de CO2 équivalents.
