La Gazéification Hydrothermale, une nouvelle technologie innovante de valorisation de déchets humides
La Gazéification Hydrothermale (GH) valorise des résidus et déchets d’effluents organiques de manière très complète en offrant un gain économique intéressant.
Qu’est-ce que la Gazéification Hydrothermale ?
La Gazéification Hydrothermale est un procédé de conversion thermochimique à haute pression (210 à 350 bars) et haute température (360 à 700 °C) s’adressant tout particulièrement à des déchets organiques humides ou liquéfiés. La technologie permet de traiter de nombreux déchets de biomasse en détruisant les composants nuisibles (virus, pathogènes, …), en préservant au maximum les ressources valorisables (minéraux dont métaux) tout en réduisant au stricte minimum la quantité des déchets ultimes (métaux lourds, inorganiques).
Elle est ainsi aussi bien capable de produire un gaz de synthèse riche en méthane (40 à 70%), hydrogène (5 à 30%) et CO2 (20 à 30%) que de récupérer la quasi-totalité du contenu initial de l’intrant en eau, métaux, sels minéraux (phosphore, potassium, …) et azote pouvant être transformés en fertilisants biogéniques.
Parmi les déchets de biomasses humides visés, on retrouve :
- Les boues issues des stations d’épuration (STEP) d’eaux usées urbaines et industrielles et les boues de dragage ;
- Les digestats issus d’installations de méthanisation ;
- Les effluents agricoles dont les effluents d’élevages ;
- Les effluents organiques industriels (agro-alimentaires, chimiques, papetiers, pharmaceutiques, …) ;
- Les déchets organiques humides urbains (biodéchets,…).
Gazéification Hydrothermale : quelles sont ses caractéristiques ?
La Gazéification Hydrothermale valorise des déchets et résidus humides en gaz renouvelable, en fertilisants et en eau. Cette technologie réduit ainsi fortement la quantité des déchets ultimes. Elle offre un potentiel très important pour développer l’économie circulaire pour le cas de la valorisation des boues de stations d’épuration.
La Gazéification Hydrothermale permet de produire un gaz de synthèse riche en méthane, en hydrogène et en gaz carbonique. Sa composition varie en fonction des caractéristiques du déchet ou du mélange de déchets organiques humides traité, du procédé (avec catalyse ou à haute température) et du fonctionnement opérationnel (débit, temps de séjour, présence ou non d’un séparateur de sels).
Quels sont les atouts de la Gazéification Hydrothermale ?
Un moyen de production locale de gaz renouvelable participant à la décarbonation des territoires
La Gazéification Hydrothermale permet de transformer des déchets en ressources valorisables servant aussi bien à rééquilibrer la balance énergétique et économique d’un territoire qu’en substituant le recours aux énergies fossiles, à des traitements plus onéreux et moins efficaces ainsi qu’à des transports de déchets ultimes nettement diminués voire devenus inutiles. Selon les toutes premières installations analysées à l’étranger, la technologie devrait permettre d’atteindre des bilans carbones et d’analyse de cycle de vie particulièrement performants.
Une technologie minimisant l’impact sur l’environnement, la qualité de l’air et s’ancrant dans l’économie circulaire
Le procédé fonctionne sans apport d’air dans un circuit fermé, ne génère aucun polluant atmosphérique (NOx, CO, poussières), élimine tout composé indésirable (micro-organismes pathogènes, micropolluants, etc.) et ne génère que de faibles nuisances sonores et olfactives.
La technologie ne convertit pas seulement quasi tout le carbone contenu naturellement dans l’intrant mais aussi l’éventuelle présence de microplastiques en un gaz riche en méthane.
L’eau résiduelle du procédé peut être amenée par une filtration adaptée jusqu’à un niveau d’eau potable et ainsi substituer le recours à des ressources précieuses d’eau utiles par ailleurs.
La récupération des sels minéraux (phosphore, potassium, …) et de l’azote contenus dans l’intrant biogénique transformés en fertilisants facilement dosables permet de substituer le recours à des fertilisants ou des engrais d’origine fossile, et d’éviter leur dissipation dans l’air ou la nappe phréatique par effet de surdosage ce qui arrive généralement avec d’autres fertilisants naturels (digestats, lisier, fumier).
Une technologie modulaire, flexible et créatrice d’emplois s’adaptant à la plupart des besoins locaux
Une fois le seuil de son industrialisation franchie, l’objectif de la filière de Gazéification Hydrothermale française est de proposer un modèle industriel basé sur le service de traitement des déchets, la valorisation énergétique, la retransformation des ressources précieuses récupérées en produits valorisables et ceci pour un large panel d’intrants à l’échelle du territoire. Cette parfaite intégration à la bioéconomie locale est possible grâce au déploiement d’unités flexibles, modulaires et compactes minimisant les surfaces au sol occupées.
La filière est également créatrice d’emplois directs et indirects et non délocalisables fédérant une pluralité d’acteurs sur l’ensemble de la chaîne de valeur pour :
- la conception, la construction, la mise en route de l’ouvrage aussi bien pour les briques « cœur de process GH » que les briques de « prétraitement des déchets » en amont et de « traitement de gaz » et la « récupération des sortants » en aval du procédé,
- la transformation des sortants et leur revalorisation en différents co-produits liquide et solides au niveau local.
- l’approvisionnement des déchets dans les environs.
Elle offre également des opportunités de développement à l’export aux TPE et PME françaises, en pointe sur les briques innovantes de la chaîne de valeurs.
La Gazéification Hydrothermale évite le recours à l’incinération
Malgré leurs taux d’humidité très élevés, bon nombre de biomasses humides se retrouvent éliminées dans des unités de valorisation énergétique (UVE) ou des fours hautes températures (cimenterie, …) voir certaines même enfouies. Parmi elles on retrouve, des boues de STEP, des farines animales, des boues industrielles classées comme « dangereuses » …
Ce recours à l’incinération (= combustion) est problématique à plusieurs niveaux et peut être évité par la Gazéification Hydrothermale car, même s’il existe un réseau de chaleur permettant la valorisation potentielle de la chaleur générée, l’intrant humide doit être déshydraté en amont de sa combustion consommant donc une part non négligeable de l’énergie qu’il apporte à la combustion. De plus, la valorisation de la chaleur est très variable selon la saison et elle n’est stockable qu’en quantités limitées, à l’inverse du gaz renouvelable qui l’est facilement dans les réseaux de gaz toute l’année. Par ailleurs, la combustion à très haute température (> 1000 °C) génère des cendres et des gaz très polluants et toxiques nécessitant des traitements très onéreux pour minimiser l’impact sur l’environnement. Enfin, l’incinération détruit toutes les ressources contenues dans l’intrant et rend leur valorisation quasi impossible.
Développement et projets
Le Pays-Bas est aujourd’hui, avec une 1ère usine industrielle GH d’une puissance de 18,6 MWth (16 t/h) en cours de mise en route, incontestablement le pays où la technologie de la Gazéification Hydrothermale est la plus avancée au monde. Elle bénéficie d’un fort soutien public et se trouve déjà inscrite dans la feuille de route « groen gas 2030 » du pays comme le mode de production de gaz renouvelable privilégié.
Avec une capacité de production estimée à 11,5 TWh/an, ce qui correspond à une puissance installée de ~ 1 400 MWth, la GH devrait assurer 57 % de la production de gaz renouvelable du pays en 2030.
Ailleurs en Europe (Allemagne, Suisse, Espagne) et dans le monde (USA, Japon), les développeurs les plus avancés de la technologie sont déjà au stade de pilotes et démonstrateurs pré-industriels.
En France existe un prototype d’une capacité de traitement de 10 kg/h (CEA Liten, Grenoble).
Les sociétés Leroux et Lotz Technologies et Vinci Environnement s’engagent également depuis début 2022 autant pour développer ou porter la technologie qu’équiper de premiers projets de démonstration à venir.
Un 1er projet de démonstration de 2 t/h (2 MWth) est en cours de montage à Saint-Nazaire (44). Sa mise en œuvre étant prévue pour début 2024 dépend toutefois du cadre de soutien public qui lui sera accessible d’ici là.