Méthanation

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 Ne doit pas être confondue avec la méthanisation, processus naturel biologique de dégradation de la matière organique en absence d'oxygène.

La méthanation est un procédé industriel de conversion catalytique du dihydrogène (H2) et du monoxyde de carbone (CO) ou du dioxyde de carbone (CO2) en méthane. Il est principalement utilisé dans les sites de synthèse d'ammoniac[1]. Il peut aussi être utilisé pour produire du méthane à partir de la production excédentaire d'électricité.

La méthanation du dioxyde de carbone connait un regain d'intérêt avec le développement des énergies éolienne et solaire qui nécessite de pouvoir stocker l'électricité produite.  

Réactions chimiques[modifier | modifier le code]

La méthanation permet de convertir le monoxyde de carbone et le dioxyde de carbone en méthane et en eau selon deux réactions :

c'est le procédé inverse du vaporeformage, qui peut être utilisé pour transformer le méthane en gaz de synthèse ;

cette réaction est connue sous le nom de réaction de Sabatier.

Ces réactions exothermiques ont lieu à des températures et des pressions élevées en présence d'un catalyseur.


Différents catalyseurs à base de Rh[2], Ru[3] et Ni[4] ont été étudiés dans cette réaction .

Usages[modifier | modifier le code]

  • Lors de la synthèse de l'ammoniac, pour éliminer le monoxyde et le dioxyde de carbone résiduels, qui sont des poisons catalytiques.
  • Dans la production d'un gaz naturel de synthèse (GNS) à partir de gaz de bois.
  • Les concepteurs du scénario négaWatt[5] estiment que ce procédé pourrait permettre, dans un avenir proche, d'utiliser le méthane de synthèse comme vecteur de stockage et de transport de l'électricité d'origine renouvelable, produite de plus en plus massivement. Cette électricité serait convertie en hydrogène (par électrolyse de l'eau) qui, combiné à du dioxyde de carbone, produirait du méthane de synthèse injectable dans les réseaux de distribution et dispositifs de stockage existants. De tels projets sont développés par divers opérateurs gaziers, sous la dénomination générique « Power to gas » (conversion d'électricité en gaz) (cf. infra).
  • Il est également envisagé d'utiliser la méthanation pour réduire le CO2 émis par les cimenteries, en le combinant à de l'hydrogène obtenu par électrolyse à partir d'électricité produite massivement pas des centrales nucléaires. Selon un calcul d'Areva[6], si la Chine « convertissait tout le CO2 émis par ses cimenteries, elle produirait l'équivalent de 10 millions de barils par jour, soit 10 % de la production mondiale ».

Conversion d'électricité en gaz[modifier | modifier le code]

Article détaillé : Conversion d'électricité en gaz.

La conversion d'électricité en gaz (Power to gas), et notamment le projet allemand Volt Gaz Volt[7], est en cours d'expérimentation à Stuttgart dans un prototype de 250 kW qui sera suivi (2013) d'une unité de méthanation industrielle de 6,3 MW (juin 2013) évaluée à 20 à 30 millions d'euros en coûts d'investissement. Elle devrait produire un méthane de qualité pour 25 centimes d'euro par kWh de gaz (prix qui pourrait passer à 8 centimes en 2018[7]) selon les auteurs du projet monté avec Audi, SolarFuel et EWE. Le principe est de stocker l'électricité excédentaire produite par le solaire ou l'éolien sous forme d'hydrogène transformé en méthane (par adjonction de CO2). Ce méthane peut être stocké en réservoir souterrain et distribué par le réseau de gaz naturel existant. En cas de manque d'électricité, il peut alimenter des turbines et en produire. Il peut aussi être utilisé pour le chauffage.

En France, GRTgaz développe sur le port de Marseille un projet similaire de stockage d'électricité sous forme de méthane, baptisé JUPITER 1000[8],[9]. L'unité de méthanation de 500 kW est fabriquée dans le cadre d'un partenariat entre le CEA et ATMOSTAT. La mise en service de l'installation est prévue en 2018.

La méthanation est notamment promue en France par l'eurodéputée Corinne Lepage et le Pr Robert I. Bell qui ont lancé mi-2013 un projet de fond de régénération intergénérationnel qui serait abondé par les gains de productivité produits par ces nouvelles technologies : il peut aussi valoriser le surplus d'électricité nucléaire périodiquement produit en France la nuit ou quand la consommation est faible[10].

Références[modifier | modifier le code]

  1. Smil 2001, p. 120
  2. (en) Paraskevi Panagiotopoulou, Dimitris I. Kondarides et Xenophon E. Verykios, « Selective methanation of CO over supported noble metal catalysts: Effects of the nature of the metallic phase on catalytic performance », Applied Catalysis A: General,‎ , p. 45-54 (DOI 10.1016/j.apcata.2008.03.039)
  3. (en) Toshimasa Utaka, Tatsuya Takeguchi, Ryuji Kikuchi et Koichi Eguchi, « CO removal from reformed fuels over Cu and precious metal catalysts », Applied Catalysis A: General,‎ , p. 117-124 (DOI 10.1016/S0926-860X(03)00048-6)
  4. K.O. Xavier, « Doping effects of cerium oxide on Ni/Al2O3 catalysts for methanation », Catalysis Today,‎ , p. 17-21
  5. Scénario négaWatt 2011
  6. Audition d'Alain Bucaille au Sénat par l'OPECST, sur le thème Énergies alternatives : gestion de l'intermittence et maturité des technologies in Comptes rendus de l'office parlementaire d’évaluation des choix scientifiques et technologiques, 24 novembre 2011
  7. a et b Matthieu Combe, « Le projet Volt Gaz Volt répond à l’intermittence des ENR », sur Techniques de l'ingénieur,‎ (consulté le 13 novembre 2014).
  8. « GRTgaz va développer sur le Port de Marseille un projet de stockage d'électricité sous forme de gaz », sur Le Parisien,‎
  9. « Une alternative aux batteries basée sur l'hydrogène et le captage de CO2 », sur LesEchos,‎
  10. « Intermittence des EnR et stockage: projet Volt Gaz Volt », sur Énergie 2007,‎ (consulté le 28 août 2013)

Voir aussi[modifier | modifier le code]

Bibliographie[modifier | modifier le code]

  • (en) Vaclav Smil, Enriching the Earth: Fritz Haber, Carl Bosch, and the Transformation of World Food Production, MIT Press, , 358 p. (ISBN 978-0-262-69313-4)

Articles connexes[modifier | modifier le code]