Transformer les déchets en hydrogène : la gazéification plasma

Imaginez à quel point il serait pratique de convertir les déchets en hydrogène. Cela peut sembler trop beau pour être vrai, mais un certain nombre de projets s’efforcent d’en faire une réalité. Nous discutons ici des technologies et des projets en développement qui permettent aux déchets de produire de l’hydrogène plus vert que l’hydrogène vert.

Où vont tous nos déchets ?

Pour l’essentiel, l’économie mondiale fonctionne selon le modèle économique linéaire suivant : Extraire → Fabriquer → Jeter (déchet). Les déchets courants comprennent les plastiques, les tissus synthétiques, les pneus et les aliments. Bien que ces matériaux aient le potentiel d’être réutilisés, bon nombre de ces ressources sont finalement brûlées ou déposées dans des décharges. Non seulement cela entraîne des pertes d’énergie et de matière substantielles, mais cela introduit également des polluants nocifs dans l’air.

Étant donné que les ressources sont limitées et que les besoins environnementaux sont de plus en plus préoccupants, il est essentiel de passer à une économie circulaire qui utilise de manière constructive les déchets. Une transition complète d’une économie linéaire vers une économie circulaire nécessitera une refonte majeure des méthodes de production. Heureusement, des solutions sont déjà à l’étude, comme la gazéification au plasma.

Comment fonctionne la gazéification au plasma ?

Découpe au chalumeau plasma : Les chalumeaux plasma fonctionnent en faisant circuler du gaz entre deux électrodes pour créer un panache de plasma (gaz ionisé) pouvant atteindre des températures supérieures à 6 000 °C. À de telles températures élevées, la torche peut être utilisée pour gazéifier les déchets solides. La gazéification par plasma convertit les déchets organiques en gaz de synthèse (principalement Hydrogène H2 et Monoxyde de carbone CO) et les déchets inorganiques et métalliques en scories. Le gaz de synthèse est alors souvent utilisé pour produire une variété de carburants synthétiques. Il peut également être utilisé comme méthode de production d’hydrogène à haute pureté.

La gazéification au plasma peut être utilisée sur la plupart des déchets, y compris les eaux usées et les déchets dangereux. Sa principale limite étant la décomposition des déchets nucléaires. Bien que cette technologie soit un excellent moyen d’utiliser les déchets, elle n’exclut pas la nécessité d’optimiser les systèmes pour minimiser les déchets en premier lieu.

La gazéification au plasma est-elle respectueuse de l’environnement ?

La gazéification au plasma permet de réutiliser les déchets inutilisés et d’éviter l’accumulation dans les décharges. Mais le processus lui-même est-il respectueux de l’environnement ? Cela dépend des spécificités de la configuration du système et de la manière dont les sorties de procédé sont utilisées. Il y a un équilibre qui doit être trouvé entre le coût/l’efficacité du processus et la considération environnementale.

Par exemple, lors de la gazéification au plasma, le gaz de synthèse produit est séparé en CO et H2. Le CO peut ensuite être brûlé pour produire de l’énergie pour alimenter le procédé, ce qui augmente efficacement l’efficacité énergétique et minimise les déchets. Cependant, il produit également du CO2. L’efficacité et la propreté de la gazéification au plasma dépendent également de la qualité de la séparation, du traitement et de l’utilisation du gaz de synthèse. Si la configuration appropriée est utilisée, la gazéification a le potentiel de transformer les déchets en hydrogène vraiment vert.

Besoins énergétiques et de coût de la gazéification au plasma

Tout d’abord, considérons l’électrolyse, car il s’agit d’une technologie émergente visant à produire de l’hydrogène respectueux de l’environnement. Alors que l’électrolyse promet une méthode assez simple de production d’hydrogène vert, elle nécessite des quantités substantielles d’énergie renouvelable. Des avancées technologiques significatives sont donc encore nécessaires avant que l’électrolyse soit capable de produire efficacement de l’hydrogène efficace et abordable à grande échelle.

La gazéification par plasma, en revanche, a des besoins énergétiques très faibles. Alors qu’un électrolyseur à l’échelle MW nécessite environ 53 kWh/kg de H2, une torche à plasma ne nécessite que 2 kWh/kg de H2 (pour créer le courant entre les électrodes). Le coût des systèmes plasma peut varier un peu en fonction des gaz qu’ils utilisent. Alors que certains systèmes de base peuvent fonctionner simplement à l’air, d’autres utilisent une combinaison d’oxygène, d’azote, d’argon-hydrogène et de divers autres gaz. Le coût du gaz dépend du système, avec des systèmes plus performants nécessitant des gaz plus chers.

Des projets de transformation de déchets en hydrogène

L’application de la technologie plasma pour produire de l’hydrogène à partir de déchets est encore un concept relativement nouveau, et chacune des trois entreprises adopte des approches légèrement différentes du processus.

  • SGH2 a signé un accord en 2021 avec deux des plus grandes stations de ravitaillement en hydrogène de Californie. Ils ont convenu qu’en 2023, ils commenceraient à fournir 3 850 tonnes d’hydrogène à partir de déchets chaque année.
  • Ways2H a conclu un accord avec Element 2 pour fournir de l’hydrogène (à partir de déchets) aux 2 000 pompes à hydrogène qu’ils prévoient d’ajouter au Royaume-Uni d’ici 2030.
  • Standard Hydrogen en est également aux dernières étapes de la R&D pour installer des usines de déchets plastiques dans des usines d’hydrogène au Canada.

Résumé

La gazéification au plasma est un moyen efficace d’utiliser les déchets et d’évoluer vers une économie circulaire. Avec une gestion prudente des procédés du système, il s’agit également d’une source prometteuse d’hydrogène neutre en carbone pour soutenir l’économie croissante de l’hydrogène. Il sera passionnant de garder un œil sur ces processus au fur et à mesure qu’ils s’amélioreront et de surveiller le développement d’autres nouvelles technologies en cours de route.