Un procédé Power to gas couplé à une unité de bio-méthanation

Créée en 2009 et toujours indépendante, Arkolia Energies est spécialisée dans la construction de sites de production d’électricité verte : solaire, éolien et biogaz. Située dans l’Hérault, la société emploie 90 salariés et consacre un budget de 1 à 2 millions d’euros par an à la R&D avec le soutien de l’ADEME et AD’OCC, l’agence de développement économique de la région Occitanie. L’entreprise a déposé un brevet pour un procédé Power to gas.

Son originalité est de coupler un électrolyseur et un capteur de CO2 avec une unité de bio-méthanation afin de produire du méthane de synthèse. L’électricité produite par les énergies renouvelables étant irrégulière et ne coïncidant pas avec les besoins, ce procédé permettra de transformer l’énergie en gaz puis de le stocker ou alors de l’injecter directement dans le réseau gazier. La société a remporté le premier prix des trophées Energaïa en décembre dernier et est présente dans le palmarès 100brevets.tech des inventeurs de la French Tech en 2019.  Entretien avec Laurent Bonhomme, Président et fondateur d’Arkolia Energies.

Techniques de l’Ingénieur : Pourriez-vous nous présenter votre technologie ?

Laurent Bonhomme, Président et fondateur d’Arkolia Energies : Notre procédé Power to gas fonctionne en trois étapes. Dans un premier temps, grâce à un électrolyseur, nous réalisons l’électrolyse de l’eau pour produire de l’hydrogène. Parallèlement, un équipement vient capter le CO2 de l’air. Et enfin, le CO2 et l’hydrogène sont injectés dans une unité de bio-méthanation pour produire du méthane. Notre système peut être autonome en eau puisque celle du capteur de CO2 est récupérée pour alimenter l’électrolyseur. Pour une molécule emprisonnée, une molécule d’eau est produite. L’eau est aussi récupérée à la sortie de l’unité de bio-méthanation puisque, à l’intérieur, la réaction de Sabatier permet de produire deux molécules d’eau pour une molécule de méthane produite. Grâce à ces deux équipements, 50% des besoins de l’électrolyseur sont couverts. L’eau de ruissellement des panneaux photovoltaïques peut également être fournie pour couvrir le reste des besoins. Concernant la chaleur, le captage de CO2 en postcombustion par adsorption chimique aux amines est réalisé à l’aide d’une membrane qui a besoin d’être chauffée à 100 degrés à chaque cycle. Cette chaleur est récupérée en sortie de l’électrolyseur et de l’unité de bio-méthanation.

Pouvez-vous nous décrire le processus de méthanation ?

Notre n’utilisons pas la méthanation par la voie catalytique qui est le procédé le plus ancien et le plus développé. Il fonctionne grâce à des réacteurs à catalyseurs métalliques sous haute température, sous haute pression, et nécessite l’emploi de métaux assez coûteux comme par exemple le nickel. Ce genre d’installation est souvent alimentée par un courant électrique continu. Nous souhaitons que notre installation soit autonome en électricité. Celle-ci provient de l’énergie renouvelable au tout début de la chaîne et se caractérise donc par son intermittence. Nous avons couplé notre procédé à une unité de méthanation biologique qui consiste à produire du méthane par hydrogénation du CO2 à partir de populations microbiennes, des archées méthanogènes. Lorsque l’électricité provient de panneaux photovoltaïques et que le soleil cesse, les microorganismes ne sont donc plus alimentés en hydrogène et CO2. Ils reprennent leurs activités et la production de méthane repart lorsque le soleil revient.

Quelles sont les prochaines étapes de votre projet ?

Nous avons mis en place un pilote en modèle réduit à l’INSA (Institut national des sciences appliquées) de Lyon. Après cette phase d’expérimentation en laboratoire, nous allons installer l’année prochaine un pilote grandeur nature sur la commune de Saint-Côme-et-Maruéjols dans le Gard. L’investissement se chiffre à 1,6M€ et la centrale produira 100 KW d’électricité grâce à des panneaux photovoltaïques. Ce méthane, qui présente un taux de pureté important, sera directement injecté dans le réseau gazier.  En 2025, nous souhaitons construire une unité industrielle de 10 mégawatts sur la commune du Cros où nous avons un important projet de ferme solaire appelé SoLarzac. Enfin, sur le plan de la R&D, nous souhaitons augmenter le rendement de conversion d’électricité en gaz actuellement compris entre 50 à 60%. Nous pensons qu’il est possible d’aller au-delà.

Propos recueillis par Nicolas Louis