Méthane de synthèse, quand Teréga prépare (aujourd’hui) l’avenir du gaz

Nous travaillons à favoriser l’accélération du développement du méthane de synthèse, en le rendant compatible avec l’injection dans les réseaux. En plus d’être renouvelable, ce nouveau gaz découle d’un mode de production qui permet de lutter contre les émissions de gaz à effet de serre. En effet, le procédé de méthanation par lequel il est conçu permet de valoriser le CO₂ issu d’autres procédés, comme la méthanisation par exemple, en le transformant en méthane par apport d’H₂ renouvelable. La méthanation permet ainsi de doubler le rendement de production d’énergie d’une usine de méthanisation, tout en diminuant ses émissions de gaz à effet de serre.

C’est pourquoi nous contribuons de façon très active à des projets collaboratifs destinés à la production de méthane de synthèse par différents procédés de méthanation à l’échelle du laboratoire, mais aussi à l’échelle industrielle. Notre volonté est de favoriser le développement de la filière méthanation pour accroître l’attractivité de la filière des gaz renouvelables. Les projets collaboratifs menés en laboratoire :

• la plateforme SOLIDIA : située au cœur de notre territoire, à Bélesta-en-Lauragais, elle a pour objectif d’accueillir des pilotes de recherche semi-industriels d’épuration ou de méthanation pour l’enrichissement de biogaz brut,

• DEMETHA : méthanation biologique,

• METHAMAG : méthanation par hyperthermie magnétique,

• MARS : méthanation renouvelable via énergie solaire,

• SOLARVI : hydrogénation électrolytique.

Nos projets à l’échelle industrielle :

• Jupiter 1000 : démonstrateur industriel de Power to Gas incluant une brique de méthanation catalytique,

• CO₂Meth : industrialisation d’un procédé de méthanation biologique.

Si ces deux processus ont le même objectif – produire du méthane – ils le font dans des conditions différentes.

Ainsi, le méthane de synthèse s’obtient par l’application d’un procédé chimique ou biologique – la méthanation – qui permet de convertir l’hydrogène en méthane, par réaction avec le CO ou le CO₂. Aujourd’hui, la méthanation est principalement associée à deux voies de production d’énergie :

• La pyrogazéification

Elle consiste à chauffer des déchets à haute température dans un environnement pauvre en oxygène. La première étape de pyrolyse permet de décomposer la matière en 3 phases (solide, liquide et gazeuse), puis la seconde étape de gazéification transforme les phases solide et liquide en gaz de synthèse.

Lors du procédé de pyrogazéification, presque l’ensemble du déchet peut être converti en méthane de synthèse. La filière devrait pouvoir monter en puissance grâce à des mécanismes de soutien et l’émergence de démonstrateurs. L’Ademe estime ainsi qu’en 2050, le potentiel de production de méthane de synthèse par pyrogazéification serait de 250 TWh.

• Le Power to Gas

Son objectif est de transformer de l’électricité en gaz afin qu’elle puisse être stockée. Dans un premier temps, l’électricité excédentaire d’origine renouvelable (éolien, solaire, etc.) est transformée en hydrogène (Power to H₂) par électrolyse de l’eau. Ensuite intervient la méthanation : l’hydrogène est combiné à du CO₂ afin d’obtenir du méthane de synthèse (Power to CH₄).

La filière du Power to Gas prévoit donc à la fois de valoriser le CO₂ (émis par exemple lors de la production de biométhane) et de répondre aux problématiques de modularité, de forte fluctuation et de stockage de l’électricité, quand la production est supérieure à la consommation. Elle permet de valoriser l’électricité excédentaire en la transformant en gaz pouvant être ainsi injecté dans nos infrastructures gazières et stockée si besoin. La méthanation représente donc une brique incontournable dans la construction de réseaux multi-énergie.

Le méthane de synthèse a la particularité de faire le lien entre différents réseaux d’énergie. Le Power to Gas, par exemple, permet une intégration et une synergie des réseaux électriques et gaziers. On recycle du CO₂ et on utilise de l’hydrogène issu d’un surplus d’électricité non stockable. Le procédé de méthanation occupe donc une place centrale dans les systèmes multi-énergie, qui permettent de penser et de gérer conjointement les différents réseaux d’énergie pour assurer leur complémentarité et leur efficacité en évitant les pertes. Chez Teréga, nous menons des expériences à l’échelle industrielle sur la méthanation afin de développer cette technologie et de l’intégrer au mieux au multi-énergie :

Jupiter 1000

Convaincus de la place centrale de la méthanation dans les futurs systèmes énergétiques, nous avons participé, aux côtés de GRTgaz, au projet Jupiter 1000 : le premier démonstrateur industriel français de Power to Gas. Situé à Fos-sur-Mer, son objectif est de contribuer à structurer cette nouvelle filière. Cela passe par :

• le développement des technologies concernées,

• la construction des modèles économiques et réglementaires associés,

• la solution aux réserves techniques existantes aujourd’hui.

CO2METH

Nous nous sommes également associés à Micropyros, start-up allemande spécialisée dans la méthanation biologique, pour développer à grande échelle cette brique technologique incontournable. Via le projet CO₂METH, nous étudions la faisabilité technico-économique du procédé, en nous appuyant sur son intégration dans un système multi-énergie. À terme, ce projet représenterait le plus gros démonstrateur européen de méthanation biologique. Sa puissance serait de 2 MWe, pour une production de 100Nm3/h de méthane de synthèse à partir de CO₂ issu de méthanisation. Positionné à proximité du futur site de méthanisation de Fonroche Biogaz sur la zone industrielle de Lacq (64), le projet bénéficiera ainsi d’une source d’approvisionnement en CO₂. L’hydrogène vert serait quant à lui produit par électrolyse de l’eau. Le méthane de synthèse produit pourra ensuite être injecté dans le réseau de Teréga.

Ce projet s’inscrit dans une démarche plus large menée par Teréga pour construire le réseau multi-énergie de demain, pour une nouvelle gestion plus efficace des moyens de stockage, de transport, de production et de consommation d’énergie. Notre démarche d’innovation nous a ainsi menés à lancer le projet IMPULSE 2025, en collaboration avec des experts scientifiques (Université de Pau et des Pays de l’Adour, École Polytechnique Fédérale de Lausanne). Celui-ci est dédié à la conception puis à la fabrication d’un démonstrateur de système multi-énergie, qui entrera en service en 2025.