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03/10/2019

Interview de Robert Muhlke, GRTgaz - La gazéification hydrothermale, longtemps sous-estimée, sort de l’ombre

Sia Partners a rencontré Robert Muhlke de GRTgaz, directeur de projet « Valorisation des biomasses liquides en gaz renouvelable » axé principalement sur la conversion énergétique des déchets et résidus liquides via le procédé de gazéification hydrothermale. Un échange qui permet de mieux comprendre les enjeux d’une voie de valorisation énergétique assez peu connue en France et en Europe ainsi que l’ambition de GRTgaz d’affirmer son positionnement d’acteur central de la Transition Énergétique en France.

 

 

Sia Partners : On parle beaucoup de la gazéification des biomasses sèches dans les scénarios prospectivistes de gaz renouvelables, pourquoi selon vous les biomasses liquides ne doivent pas être sous-estimées ?

Robert Muhlke : L’étude 100% gaz renouvelables en 2050 [i] pilotée par l’ADEME, GRTgaz et GRDF a montré que le gaz transitant dans les infrastructures gazières pourrait devenir totalement « renouvelable » d’ici 2050. Trois procédés de production de gaz renouvelable sont considérés dans les scénarios de cette étude : la méthanisation, le Power-to-Gas et la pyrogazéification.

Depuis, la publication d’études récentes sur le potentiel à terme de la culture d’algues (jusqu’à 40 TWh/an en 2050[ii]) les gisements répertoriant les autres biomasses liquides ayant une faible sicc [iii] (~5 à 25% de Matières Sèches -MS) positionnent la gazéification hydrothermale comme une nouvelle filière pertinente dans le développement d’un mix gazier 100% renouvelable a 2050.

Cette technologie est complémentaire de la méthanisation et pyrogazéification, car elle est adaptée à la conversion des intrants contenants une majorité d’eau tout en maintenant un rendement élevé.

Ces intrants ou résidus de biomasses liquides sont souvent classés sous statut « déchets » et leur élimination (par incinération, compostage, combustion, …) peut être très onéreuse. Il existe un vrai avantage économique avec la gazéification hydrothermale qui permet non seulement de valoriser ces résidus liquides in-situ en un gaz renouvelable composé de CH4, H2, CO2 d’autant plus qu’il est également possible de récupérer des éléments solides (sels minéraux, azote, métaux …) et liquide (eau claire). Le procédé réduit ainsi drastiquement la quantité de déchets ultimes !

 

Sia Partners : Vous venez de publier une note de synthèse [vii] présentant la technologie, les gisements de biomasses liquides produits chaque année en France ainsi que l’évaluation de leur potentiel une fois valorisé en gaz renouvelable, pouvez-vous nous en dire plus ?

Robert Muhlke : L’étude que nous venons de publier montre que chaque année en France, plus de 340 millions de tonnes de déchets et de résidus de biomasses liquides sont produites dont au moins 100 millions de tonnes semblent mobilisables pour être converties par la gazéification hydrothermale.

Ce gisement (conséquent !) est majoritairement composé :

  • d’effluents organiques issus des activités industrielles ;
  • de résidus liquides (digestats) issus d’unités de méthanisation ;
  • d’effluents liquides d’activités d’élevage et d’activités agricoles (lixivias) ;
  • de boues de stations d’épuration d’eaux usées.

En différenciant les taux de mobilisation de ces gisements selon des critères réglementaires, techniques, économiques… nous avons estimé un potentiel de production de gaz renouvelable additionnel aux autres filières déjà connues compris entre 58 TWh/an à horizon 2030 et pouvant aller jusqu’à 138 TWh/an à horizon 2050.

Concrètement, aux vues du développement croissant des prototypes (construction de différents prototypes préindustriels TRL[viii]) de gazéification hydrothermale, il est tout à fait envisageable de voir des premières installations opérationnelles en France dès 2025 et d’atteindre une production globale de gaz renouvelable d’au moins 2 à 3 TWh/an à cet horizon.

 

Sia Partners : C’est en effet une nouvelle voie de production de gaz renouvelable qui apparait prometteuse…

Robert Muhlke : Et pas seulement ! La valorisation énergétique des biomasses liquides constitue également un formidable outil de traitement de déchets et de résidus de biomasses liquides, réunissant de nombreux avantages :

  • Production d’un gaz à haute pression (200 bar), directement injectable après épuration dans le réseau de transport de GRTgaz ou pour alimenter une station bioGNV en lieu isolé ;
  • Traitement des résidus de biomasses sous statuts de déchets ;
  • Pas ou très faibles émissions de polluants atmosphériques : pas d’oxyde d’azote et très peu de monoxyde de carbone (les normes les plus strictes peuvent être respectées sans traitement spécifiques) ;
  • Temps de séjour très limité permettant une conversion en gaz et les sous-produits solides et liquides en quelques minutes (1 à <10min) ;
  • Installation compacte, limitée en puissance et modulaire nécessitant peu d’emprises au sol (le gazéifieur, le séparateur de sels,… sont des équipements verticaux, permettant une adaptation simple (par rajout de modules de taille identique) pour couvrir et s’adapter aux besoins du site ou du client ;

Enfin, grâce au recyclage de la chaleur process, le rendement énergétique est élevé (au moins 60 à > 70%). Celui-ci pourra être encore amélioré, à 80 ou même 90% si le lieu d’installation permettra de valoriser la chaleur résiduelle (T < 150°C) dans un réseau de chaleur ou dans un procédé industriel.

 

Sia Partners : À quels autres niveaux GRTgaz s’engage dans cette démarche pour développer à court ou moyen terme des projets valorisant les biomasses liquides dans la transition énergétique ?

Robert Muhlke : Le faible nombre voire même l’absence de projets pilotes et/ou industriels valorisant énergétiquement les biomasses liquides en gaz renouvelable en France atteste que le sujet est passé plutôt inaperçu parmi les acteurs de l’énergie, du traitement d’eau ou du monde agricole. Aujourd’hui, nous pouvons compter sur les doigts d’une main les acteurs européens [ix] développant la technologie jusqu’à un niveau pilotes (TRL 5 à 6) et de démonstrateur (TRL 7 à 9) capables de fonctionner en continu.

En accord avec le mandat confié à GRTgaz par la Commission de régulation de l’énergie (CRE) pour accompagner le développement des filières nouveaux gaz et d’identifier les conditions économiques permettant le développement de ces différentes filières, l’entreprise cherche à créer les liens entre les développeurs de la technologie, les équipementiers industriels pouvant concevoir des pièces de haute technicité (répondant à la fois aux critères de hautes pressions et de températures) et des sites disposant de la ressource biomasse. En cela, nous soutenons le lancement d’expérimentations partenariales avec des tests d’échantillons tels que des boues de STEP, digestats de boues, lisiers…  fournis par des prospects qui acquièrent en retour une première expérience et des résultats concrets.

En parallèle, nous sommes partie prenante dans la constitution et l’animation de cette nouvelle filière pour définir son futur cadre réglementaire aussi bien technique qu’économique.

Enfin, dans un objectif de réaliser un premier projet industriel en France à horizon 2022, GRTgaz souhaite initier le montage du premier démonstrateur sur un site disposant d’environ 10 000 tonnes par an de déchets ou de résidus de biomasses liquides. Les boues de stations d’épurations, les digestats de méthanisation non valorisables localement par épandage ou des effluents industriels dont le contenu organique est élevé forment des candidats idéals.

Je peux affirmer que, 15 ans après l’installation du plus grand pilote au monde au KIT (Karlsruhe Institut of Technology) à Karlsruhe en Allemagne, la gazéification hydrothermale longtemps sous-estimée est en train de sortir de l’ombre. Cela se manifeste non seulement par l’arrivée de plus en plus de startups sur le marché mais aussi la multiplication d’installations pilotes et une première installation de démonstration préindustrielle (2 t/h ou ~2 MWth), entrée en service fin 2018 au Pays-Bas [x].

Sia Partners : Avec l'ensemble de ces projets pour les biomasses liquides et autres filières nouveaux gaz, on perçoit une réelle volonté de GRTgaz de faire du gaz renouvelable le vecteur majeur de la transition énergétique…

Robert Muhlke : Bien que « l’objet social » de GRTgaz consiste à faire transiter le gaz à haute pression sur la majeure partie du territoire national, l’entreprise veut se donner les moyens de développer des projets pilotes permettant de lancer les filières nouveaux gaz de demain indispensables pour une activité gazière durable à l’avenir.

L’entreprise accompagne de nombreux projets de méthanisation (+ de 3,7 TWh/an [xi] d’injection de biométhane sont actuellement dans la « liste d’attente » des projets de raccordement pour GRTgaz dans les années à venir), développe des projets de recherche et développement autour la pyrogazéification, la méthanation et pilote la construction du plus important démonstrateur de Power-to-gas en France dans le cadre du projet Jupiter 1000.

GRTgaz mise sur la synergie des réseaux et des ressources pour atteindre les objectifs gouvernementaux d’énergie renouvelable en 2030 (10% de gaz renouvelable dans les réseaux de gaz), se substituant au gaz naturel importé.

Présentation de Robert Muhlke

Ingénieur diplômé du Karlsruhe Institut of Technology (KIT) et de l’École des Mines de Nancy, Robert Muhlke est depuis 2015 directeur de Projet chez GRTgaz, en charge de la filière « Gazéification Hydrothermale ». De 2009 à 2015, il a dirigé la nouvelle Direction Gaz et Électricité au sein de Tractebel France (Engie), en charge de la création et la montée en puissance des toutes les activités « Ingénieries » dans les domaines « infrastructure gaz », « production d’électricité » et « réseaux d’énergie ». Précédemment, entre 1995 et 2009, il a occupé différentes missions de responsabilité dans les groupes GdF et GdF Suez : chef de Projet senior au Centre d’Ingénierie de GRTgaz en charge des travaux sur les sites frontaliers vers la Belgique et l’Allemagne, responsable développement de projets au sein de Gaz de France Deutschland à Berlin, responsable régional pour le développement de la cogénération dans les régions Rhône-Alpes, Auvergne et Bourgogne, etc.

De 2017 à 2018, il fut membre de la Mission 2017 du Think Tank FNEP, co-auteur du livre « #Sobériser, innover pour un monde durable » (le mot « sobériser » créé à l’occasion de ce livre a été déposé).

 

Propos recueillis par Mathieu Morel, Consultant Energy, Sia Partners. 

Sia Partners

______________________________

[i] Mix de gaz 100 % renouvelable en 2050 ? ADEME, GrDF, GRTgaz

[ii] Évaluation du gisement potentiel de ressources algales pour l'énergie et la chimie en France à horizon 2030

[iii] Taux de matières sèches

[vii] Insérer lien de la note lorsque la publication sera effective

[viii] Technology Readiness Level (Indice de maturité des technologies)

[ix] En France, seul le CEA liten développe actuellement un procédé et participe au projet Co-metha du SIAAP en groupement avec VINCI Environnement et Naldeo

[xi] Source interne GRTgaz

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