Déchets alimentaires, boutures de jardin, fumier, et même les eaux usées humaines peuvent être transformées en biocharbon solide pour la production d'énergie, et, s'il est agrandi, pourrait aider à faire correspondre la demande industrielle en carbone avec la nécessité de se débarrasser des déchets organiques et de réduire les émissions de gaz à effet de serre.

L'Europe a un problème de biodéchets. Plutôt que d'utiliser le matériau riche en carbone comme carburant, des millions de tonnes de déchets organiques sont mis en décharge, où il se décompose et dégage des gaz à effet de serre.

À la fois, l'UE importe des millions de tonnes de charbon à des fins industrielles et énergétiques. Cela apporte une matière première soumise à des chaînes d'approvisionnement vulnérables, augmente les émissions de carbone et dont l'UE entend réduire sa dépendance.

Les efforts pour compenser ces déséquilibres pourraient trouver une solution dans le biocharbon, un produit neutre en carbone fabriqué à partir de déchets organiques qui peut être utilisé comme source d'énergie, matières premières industrielles ou encore comme moyen de stockage de carbone, plutôt que de l'émettre dans l'atmosphère.

« La technologie (biocoal) peut jouer un rôle important (sur le marché), d'abord parce que nous récupérons du matériel de grande valeur, deuxièmement parce que c'est rapide, et troisièmement … parce qu'il peut éviter le CO 2 émissions, " dit Marisa Hernandez Latorre, le fondateur et directeur général de la société de technologie durable Ingelia, basé à Valence, Espagne.

Une façon de fabriquer le substitut du charbon est un processus connu sous le nom de carbonisation hydrothermale (HTC), qui utilise de l'eau surchauffée sous pression pour produire du biocharbon en quelques heures. Il faut normalement des millions d'années pour que le charbon fossile se forme géologiquement.

"C'est vraiment un processus très simple et stable, car il agit comme une accélération de la formation naturelle du charbon, ", a déclaré Hernandez Latorre.

Ingelia a développé un procédé HTC propriétaire pour trois usines de biocharbon - en Espagne, le Royaume-Uni et la Belgique, avec une capacité totale de 8, 000 tonnes de biocharbon par an. Plusieurs autres sont en attente d'approbation réglementaire et devraient doubler leur capacité au cours des deux prochaines années.

"HTC biocoal … évite non seulement l'utilisation de houille dans les processus industriels, mais aussi les émissions de méthane des décharges, " Hernandez Latorre a dit, ajoutant que la technologie peut récupérer jusqu'à 95% du carbone des déchets organiques.

Le méthane est un gaz à effet de serre encore plus puissant que le dioxyde de carbone et une source notable est les décharges. L'Europe abandonne chaque année des millions de tonnes de biodéchets en décharge, et même là où les sites disposent de systèmes de captage du méthane, une partie substantielle du gaz peut s'échapper.

Cocotte minute

Plusieurs méthodes HTC différentes ont été développées, mais le processus fonctionne généralement le long des lignes d'un autocuiseur, bien que les ingrédients varient des résidus de la transformation des aliments ou des boissons, Déchets agricoles, les rejets de l'industrie forestière tels que les copeaux de bois et la sciure de bois, aux épis de maïs et aux eaux usées.

Les biodéchets sont mis dans un dispositif appelé réacteur, à des températures de 180°C à 250°C sous une pression de l'ordre de 2 mégapascals (MPa) ou 20 atmosphères. Cela signifie que l'eau dans le système est surchauffée, plutôt que converti en vapeur.

Le réacteur convertit les solides de la matière organique en biocharbon dur, également connu sous le nom d'hydrochar, tandis que les liquides peuvent être collectés séparément et utilisés comme bio-engrais et tous les gaz émis sont capturés et utilisés pour alimenter le système.

Le biocharbon a des caractéristiques similaires quel que soit le biodéchet utilisé, bien que différentes matières premières influencent la qualité en déterminant la teneur en cendres. Les conditions dans le réacteur détruisent les agents pathogènes et les produits résultants sont stériles. Le lisier de charbon peut également être traité pour éliminer les pierres ou les éclats de verre ou de métal, avant d'être compressé en briquettes ou en pastilles.

Le processus HTC de base d'Ingelia peut utiliser les déchets alimentaires, par exemple, produire du biocharbon similaire au lignite fossile, comprenant environ 60 % de carbone. Cet hydrochar peut ensuite passer par des étapes supplémentaires pour fabriquer du biocharbon « designer » de plus grande valeur, éliminant les cendres et les substances volatiles pour garantir une teneur en carbone jusqu'à 90 %, capable de rivaliser avec le charbon de première qualité.

"Nous pouvons utiliser (un traitement ultérieur) pour adapter le produit final, récupérer du bio-matériau exactement ce dont ils ont besoin pour les procédés industriels, dans une économie circulaire (système), ", a déclaré Hernandez Latorre.

Gaz à effet de serre

Hernandez Latorre dit que la recherche interne d'Ingelia montre qu'entre 6,5 et 8,3 tonnes de CO 2 équivalent sont évités par tonne de biocharbon HTC produit, par rapport à une opération d'enfouissement avec ou sans système de récupération du méthane.

Elle dit que le biocharbon peut avoir une valeur marchande de 170 € la tonne pour l'hydrochar le plus basique, à plus de 400 € la tonne pour le biocharbon de première qualité à la teneur en carbone la plus élevée, en fonction de son utilisation prévue.

Ingelia a combiné les résultats de plusieurs projets de recherche dans son procédé HTC et oriente sa technologie vers les industries qui dépendent du charbon, traitement des eaux usées, qui doit gérer les déchets organiques, et les producteurs d'énergie abandonnant la production d'électricité au charbon au profit des énergies renouvelables.

Avec la chute des prix du charbon et de la demande dans le ralentissement économique causé par la pandémie de COVID-19, il faudra peut-être du temps pour que le biocharbon remplace les combustibles fossiles dans l'industrie mondiale. Mais il offre une solution pour ceux qui sont obligés de traiter les déchets organiques et de respecter le plan de l'UE pour devenir neutre en carbone d'ici 2050.

Hernandez Latorre, qui, le 12 juin, a été nommée Championne de l'innovation de la mission de l'UE pour son travail dans la recherche sur les énergies propres, le voit jouer un rôle de plus en plus important au cours des 10 à 15 prochaines années.

« Le marché est vraiment prêt à accepter ou à mettre en œuvre de nouvelles technologies, la seule chose est qu'ils doivent être suffisamment développés à grande échelle, " elle a ajouté.

Les industries ont besoin d'une disponibilité suffisante du biocharbon sur le marché pour planifier à l'avance la substitution des combustibles fossiles. Et les investisseurs veulent être sûrs qu'ils auront suffisamment de biodéchets à traiter - et l'engagement des utilisateurs à prendre leurs produits - avant d'investir dans des unités HTC sophistiquées qui pourraient coûter des centaines de milliers, voire des millions d'euros.

Low-tech

Ces coûts d'installation sont prohibitifs dans de nombreux pays en développement, même si les biodéchets posent problème à l'échelle mondiale.

Mais un low-cost, une version low-tech qui utilise les excréments humains pour fabriquer du biocharbon et des engrais pourrait apporter un double avantage aux endroits où les gens manquent d'installations sanitaires, a déclaré le chercheur sud-coréen Dr Jae Wook Chung.

Il voit le potentiel à la fois de générer des revenus pour les communautés et de résoudre leurs problèmes environnementaux et de santé causés par les excréments non traités, citant l'OMS estime que 673 millions de personnes doivent déféquer à l'air libre - dans la rue, derrière des buissons ou en eau libre.

La recherche a montré que les réacteurs HTC peuvent être fabriqués pour moins de 20 €, 000, mais le Dr Chung vise à utiliser un projet appelé FEET pour développer une méthode encore plus simple, modèle moins cher qui peut être utilisé dans les pauvres, communautés à haute densité telles que le bidonville de Kibera à Nairobi, la capitale du Kenya.

Il envisage un système de la taille d'un baril de pétrole, fabriqué avec des tubes en acier inoxydable disponibles comme matériau de construction dans de nombreux pays en développement. Et il veut surveiller la température et la pression de l'extérieur du réacteur, évitant les sondes coûteuses.

Le Dr Chung se concentrera également sur les moyens d'assurer un approvisionnement durable en déchets à traiter, peut-être grâce à la vidange organisée des latrines à fosse ou des toilettes portables, et de démontrer les avantages économiques du biocharbon et des engrais liquides.

Il considère que rendre un système d'assainissement rentable pour la communauté est essentiel pour le rendre durable, et à fournir des toilettes dans les régions qui en manquent actuellement.

« (L') avantage économique aiderait également ceux qui ont une barrière culturelle à utiliser les toilettes conventionnelles à s'éloigner de la défécation à l'air libre, " il a dit.