Méthane synthétique
Le précurseur du gaz naturel synthétique (GNS)
Bien que le méthane synthétique et le gaz naturel de remplacement (GNR) soient quelque peu similaires, ils ne sont pas identiques. Le méthane synthétique désigne le méthane produit synthétiquement, tandis que le GNS est un type particulier de méthane synthétique dont les propriétés sont similaires à celles du gaz naturel.
Le GNS est généralement produit en convertissant des sources de carbone telles que la biomasse, les déchets ou le charbon, et ses propriétés chimiques sont similaires à celles du gaz naturel. Il est souvent utilisé comme substitut du gaz naturel, car il peut être injecté dans les infrastructures de gaz naturel existantes et utilisé aux mêmes fins que le gaz naturel.
Le méthane synthétique, quant à lui, peut être produit à partir de diverses sources de carbone et n’a pas nécessairement les mêmes propriétés que le gaz naturel. Il peut être utilisé pour diverses applications, y compris celles qui ne sont pas nécessairement compatibles avec les infrastructures de gaz naturel. Dans la pratique, cependant, les deux termes sont parfois utilisés comme synonymes, notamment lorsqu’il est question du méthane synthétique ou du GNS comme substitut aux combustibles fossiles.
Fabrication
Le méthane synthétique peut être produit de différentes manières. Toutefois, la méthode exacte dépend des matières premières disponibles, des possibilités technologiques et des conditions économiques.
- Gazéification thermique: Dans ce processus, un support de carbone, tel que la biomasse, le charbon ou les déchets, est chauffé dans un environnement à faible teneur en oxygène. Il en résulte un mélange gazeux composé principalement de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Ce gaz de synthèse est ensuite converti en méthane à l’aide d’un catalyseur.
- Gazéification de la biomasse: Comme pour la gazéification thermique, la biomasse est gazéifiée à haute température dans un environnement pauvre en oxygène. Cela produit du gaz de synthèse, qui est ensuite purifié et converti en méthane.
- Méthanisation du monoxyde de carbone:Dans ce processus, le monoxyde de carbone est chauffé avec de l’hydrogène pour former du méthane et de l’eau à l’aide d’un catalyseur.
- Valorisation du biogaz:Le biogaz, composé principalement de méthane et de dioxyde de carbone, peut être valorisé pour éliminer le dioxyde de carbone et augmenter la teneur en méthane.
De nombreux facteurs influencent le choix du processus de production. Par exemple, la disponibilité et le coût des matières premières, l’impact environnemental de la production et les propriétés souhaitées du produit final jouent un rôle décisif.
Stockage et transport
Le stockage et le transport du méthane synthétique sont similaires à ceux du gaz naturel ou du gaz naturel synthétique (GNS). Le point de départ est la production d’hydrogène à partir de l’électrolyse de l’eau.
- Stockage sous forme de gaz naturel: Le méthane synthétique peut être stocké sous haute pression en tant que gaz naturel comprimé dans des conteneurs pressurisés en acier ou en matériaux composites. Une alternative peu encombrante est le stockage sous forme de gaz naturel liquéfié, dont le volume est réduit par un facteur de 600 grâce à un refroidissement rapide.
- Alimenter le réseau en gaz naturel: En injectant du méthane synthétique dans le réseau de gaz naturel, il peut être transporté par des gazoducs. Un traitement est généralement nécessaire pour éliminer les impuretés et s’assurer que le méthane synthétique répond aux normes du réseau de gaz naturel.
- Stockage des produits chimiques: Le méthane synthétique peut également être stocké sous forme chimique. Par exemple, sous forme d’hydrates de méthane ou de dérivés chimiques, qui peuvent être convertis en méthane si nécessaire.
Le choix des méthodes de stockage et de transport est souvent interdépendant. En outre, la quantité, l’utilisation prévue, l’infrastructure disponible et les considérations économiques sont des facteurs décisifs dans le choix des méthodes appropriées. Chaque méthode présente des avantages et des inconvénients spécifiques en termes de coût, d’efficacité et de sécurité.
Avantages et inconvénients du méthane synthétique
Avantages:
- Flexibilité: Le méthane synthétique peut être utilisé dans les infrastructures de gaz naturel existantes et offre donc une certaine flexibilité dans l’approvisionnement en énergie.
- Stockage de l’énergie: Comme il peut être stocké et transporté assez facilement, il constitue un réservoir d’énergie idéal à long terme.
- Réduction des émissions: S’il est produit à partir de sources renouvelables, il peut réduire les émissions de CO2 par rapport au gaz naturel fossile.
Inconvénients:
- Coûts de production: La production d’énergie renouvelable peut être associée à des coûts élevés, en particulier dans les premiers stades du développement technologique.
- Perte d’efficacité: L’utilisation de procédés complexes tels que l’électrolyse de l’eau pour convertir l’énergie renouvelable en méthane synthétique peut être associée à une perte d’efficacité.
- Évolutivité: La production à grande échelle de méthane synthétique à partir de sources renouvelables peut être limitée en raison de problèmes d’évolutivité et de ressources limitées.
Perspective
Les chercheurs pensent que les gaz artificiels auront une grande importance à l’avenir, bien que leur production soit encore coûteuse et peu rentable. Toutefois, leur développement pourrait créer de nouveaux marchés et de nouvelles opportunités commerciales, tant pour la production que pour l’application dans divers secteurs tels que l’énergie, les transports et l’industrie.