Respec­tive­ment Pro­fesseur des uni­ver­sités et Maître de con­férences, Khasha­yar Saleh et Mikel Leturia, sont rat­tachés au départe­ment Génie des procédés et au lab­o­ra­toire TIMR. Le pre­mier est par ailleurs Directeur de l’unité de recherche. Spé­cial­istes des poudres, ils co-pilo­tent la par­tic­i­pa­tion de l’UTC au PEPR EBIOCARB, soutenu par «France 2030» à hau­teur de 15 mil­lions d’euros.

Coor­don­né par le CEA via l’APED¹, EBIOCARB est prévu pour une durée de près de 6 ans et mobilise un con­sor­tium for­mé par 11 parte­naires dont l’Institut Supérieur de l’Aéronautique et de l’Espace, l’Université Paris Cité, le CEA, l’INRAE ou encore l’IFPEN qui en assure le pilotage sci­en­tifique. L’idée du PEPR «Car­bu­rants durables hybrides : E‑Biocarburants» est de sub­stituer les car­bu­rants fos­siles par des équiv­a­lents biosour­cés et renouvelables.

Le rôle de l’UTC dans ce con­sor­tium ? « Dans la con­ti­nu­ité du pro­jet Pho­bars financé par l’ANR, nous nous intéres­sons au trans­port pneu­ma­tique des poudres issues de solides non con­ven­tion­nels tels que la bio­masse, des­tinées à l’alimentation des réac­teurs. Une des dif­fi­cultés que l’on ren­con­tre est celle de la régu­lar­ité de l’alimentation des réac­teurs », assure Khasha­yar Saleh.

Dif­fi­culté liée à la nature même de la bio­masse. « En effet, les par­tic­ules sont sou­vent fibreuses, allongées et ont ten­dance à s’enchevêtrer. Leurs pro­priétés font que les règles de design clas­siques, établies pour des par­tic­ules plus régulières, doivent être adap­tées à ces bio­mass­es. Il s’agit, entre autres, de com­pren­dre ces phénomènes afin d’optimiser les écoule­ments. Pour ce faire, nous com­bi­nons approche expéri­men­tale à échelle pilote et approche de sim­u­la­tion numérique », indique Mikel Leturia.

Par­mi les appli­ca­tions con­crètes de EBIOCARB ? « Il s’agit pour l’essentiel de dévelop­per des E‑biocarburants des­tinés aux secteurs aérien et mar­itime, des secteurs où l’électrification est dif­fi­cile. Dans la voie étudiée, la gazéi­fi­ca­tion de la bio­masse (résidus agri­coles et forestiers) pro­duit un gaz de syn­thèse con­tenant notam­ment du monoxyde de car­bone et de l’hydrogène, qui peut ensuite être trans­for­mé en car­bu­rants. Pourquoi E‑biocarburants ? Le «E» fait référence à l’électricité bas car­bone, qui per­met de pro­duire de l’hydrogène com­plé­men­taire par élec­trol­yse de l’eau. Cet apport d’hydrogène sup­plé­men­taire per­met de con­ver­tir une plus grande part du car­bone de la bio­masse en car­bu­rant. C’est cette asso­ci­a­tion entre bio­masse et élec­tric­ité qui leur vaut le nom de car­bu­rants hybrides, ou e‑biocarburants », explique Mikel Leturia.

Une autre voie explorée, tou­jours dans le domaine de l’énergie, est celle de la co-élec­trol­yse CO₂ et eau per­me­t­tant de pro­duire un syn­gas qui vien­dra com­pléter le gaz de syn­thèse pro­duit à par­tir de la ressource biogénique. « L’objectif est de réduire les émis­sions de gaz à effet de serre par rap­port aux car­bu­rants fos­siles », pré­cise Khasha­yar Saleh.

Le proces­sus de pro­duc­tion com­mence par la pré­pa­ra­tion de la bio­masse, suiv­ie de sa gazéi­fi­ca­tion qui aboutit à la pro­duc­tion de gaz de syn­thèse. C’est après la gazéi­fi­ca­tion qu’intervient le procédé con­nu sous le nom de Fis­ch­er-Trop­sch. « Ce procédé per­met de trans­former, par catal­yse, le mélange de monoxyde de car­bone (CO) et d’hydrogène (H2) en hydro­car­bu­res. L’apport d’hydrogène sup­plé­men­taire, issu de l’électrolyse de l’eau par exem­ple, per­me­t­trait d’augmenter le ren­de­ment et l’efficacité glob­ale du procédé. Nous faisons face, toute­fois, à une dou­ble dif­fi­culté : la vari­abil­ité des intrants selon leur orig­ine et les saisons, et les fluc­tu­a­tions de disponi­bil­ité de l’électricité bas car­bone, selon les sources mobil­isées », assure Mikel Leturia.

Com­paré au gaz naturel, la pro­duc­tion de syn­gas passe par des procédés com­plex­es. « Cepen­dant l’intérêt du syn­gas réside dans son option­nal­ité puisque l’on peut fab­ri­quer de nom­breux pro­duits à par­tir du gaz de syn­thèse et sa com­po­si­tion varie selon l’application pro­jetée. Le pro­gramme s’intéresse à l’ensemble de la fil­ière depuis la bio­masse – com­ment la trans­porter ? com­ment la trans­former ? — jusqu’au pro­duit final. A savoir le type de bio­car­bu­rant souhaité. Si on veut pro­duire du méthanol par exem­ple, il faut ajuster les pro­por­tions d’hydrogène, de monoxyde de car­bone et de dioxyde de car­bone. Ce qui pose la ques­tion de la source de bio­masse à priv­ilégi­er pour pro­duire le syn­gas per­me­t­tant une pro­duc­tion opti­male de divers bio­car­bu­rants. Cette pro­duc­tion se fait dans des bio­raf­finer­ies, des raf­finer­ies comme les autres mais appliquées à la biores­source. Ce qui pose un grand nom­bre de con­traintes : le coût, la sécu­rité, les impuretés, la vari­abil­ité de la ressource …», souligne Khasha­yar Saleh.  Pour preuve de l’importance du rôle de l’UTC et de son impli­ca­tion dans la for­ma­tion par la recherche ? Le finance­ment, dans le cadre d’EBIOCARB, d’une thèse sur les 23 que compte le PEPR, en col­lab­o­ra­tion étroite avec deux post­doc­tor­ats à l’IFPEN.

¹ https://www.agence-aped.fr/pepr/pepr-ebiocarb/

MSD