Une nouvelle technologie pour liquéfier le biogaz et faciliter son transport

Tout a commencé sur les bancs de l’école des Mines ParisTech. Bruno Adhémar et Nicolas Bréziat se rencontrent lors d’un Mastère Spécialisé intitulé « Deep Tech Entrepreneur – Second life ». Le premier a travaillé 27 ans chez Areva et le second 23 ans chez Vallourec. La formation a pour objectif de rapprocher des futurs entrepreneurs comme eux ayant déjà un long parcours professionnel, avec des chercheurs ayant des idées, pour qu’ensemble, ils développent de nouvelles technologies. Sur place, ils rencontrent un chercheur du Centre d’efficacité énergétique des systèmes (CES) de Mines ParisTech. Ce laboratoire de recherche a récemment développé une technologie de liquéfaction du biogaz. Tous les trois décident de créer une start-up en 2019 afin de valoriser ce nouveau procédé. Leur société est par ailleurs la première entreprise à mission en France. Rencontre avec Bruno Adhémar et Nicolas Bréziat, les cofondateurs de Sublime Energie.

Techniques de l’Ingénieur : Présentez-nous la technologie développée par votre entreprise.

Nicolas Bréziat : Nous exploitons un brevet déposé par l’école des Mines ParisTech en avril 2020 et dont nous avons la licence exclusive. La technologie consiste à liquéfier le biogaz issu de méthaniseurs et composé de méthane et de CO2. Jusqu’ici, lorsqu’on tentait de liquéfier le biogaz et donc de le refroidir, le CO2 se transformait en neige carbonique, et le mélange devenait difficile à transvaser. Notre technologie permet de dépasser cette limite physique grâce à l’ajout d’un troisième élément dont on ne peut pas révéler le nom, car le brevet n’est pas encore public, mais que nous appelons un agent de portage. Une fois incorporé au biogaz, il modifie complètement le diagramme de changement de phase et permet de liquéfier ce mélange ternaire dans des conditions de température et de pression compatibles avec une exploitation commerciale.

Quel est l’intérêt de cette technologie et les caractéristiques de ce biogaz liquéfié ?

N.B. : Notre procédé permet de réduire très nettement le volume du biogaz, il devient alors transportable à un coût raisonnable. Nous nous limitons volontairement à une pression de 20 bar afin que son transport ne soit pas trop contraignant sur le plan de la réglementation. Quant à la température, elle est de l’ordre de -100 degrés. L’agent de portage apporte un changement des caractéristiques physiques du mélange. La température se situe entre les deux températures de liquéfaction du biométhane et du CO2 c’est-à-dire qu’elle est au-dessus de la température de liquéfaction du biométhane mais en dessous de celle du CO2.

Quelle prestation proposez-vous grâce à ce nouveau procédé ?

Bruno Adhémar : Nous souhaitons développer l’installation de petites et moyennes unités de méthanisation agricoles dans le but de valoriser leur biogaz. Aujourd’hui, pour être rentables, les méthaniseurs qui injectent le biométhane dans les réseaux gaziers doivent être de grande taille, ce qui nécessite de transporter des intrants (effluents d’élevages, déchets agricoles…) sur de longues distances afin d’alimenter ces unités. Pour atteindre la rentabilité d’un projet de méthanisation en cogénération, il est aussi nécessaire de valoriser la chaleur, ce qui n’est pas toujours facile. Ces unités fonctionnent en effet souvent à l’aide de co-générateurs qui transforment le biogaz en électricité à raison d’environ 40% et le reste en chaleur.

Nous proposons aux agriculteurs d’investir uniquement dans un méthaniseur et nous nous chargeons de collecter, transporter puis valoriser leur biogaz. Pour cela, nous installons une citerne cryogénique à côté de l’unité de méthanisation. Elle se remplit en continu et lorsqu’elle est pleine, nous venons la chercher et la remplaçons par une citerne vide.

Que faites-vous ensuite de ce biogaz liquéfié ?

N.B. : Nous le transportons jusqu’à un hub où nous séparons chacun des trois composés du mélange à l’aide d’un procédé de distillation cryogénique. Différents conditionnements du biométhane sont possibles. Il peut être comprimé pour en faire un carburant qu’on appelle du GNC (Gaz naturel comprimé) d’origine biologique et qu’on appelle donc du bioGNC. On peut aussi le liquéfier pour faire du bioGNL (Gaz naturel liquéfié). Il est également possible de le comprimer très légèrement afin de l’injecter dans le réseau, mais nous préférons l’usage sous la forme de carburant dans la famille des GNV (Gaz naturel véhicule).

Le CO2 est une sorte de coproduit que nous essayons également de valoriser. Il y a plusieurs usages industriels du CO2 mais dont l’origine est souvent fossile. Nous proposons de le remplacer par notre CO2 d’origine biologique et de le valoriser sur certains marchés, notamment auprès de personnes qui exploitent des serres, car le CO2 a pour effet de doper la croissance des fruits et des légumes. Quant à notre agent de portage, nous le récupérons et le recyclons, puis il est réutilisé pour liquéfier une nouvelle fois du biogaz.

Quel modèle souhaitez-vous développer dans le futur ?

B.A. : Le marché potentiel en France est très important et représente plusieurs dizaines de milliers de méthaniseurs. Nous sommes dans une logique d’économie circulaire et souhaitons installer des hubs et collecter le biogaz dans un rayon de 25, 30, à 40 km auprès de 5, 8 à 10 agriculteurs puis vendre localement les carburants produits. Les GNV sont en plein essor, particulièrement dans le secteur du transport. Par exemple, certaines lignes de bus fonctionnent à l’aide de ce carburant écologique, mais qui a souvent une origine fossile. Pour achever la transition énergétique, nous proposons de le remplacer par du bioGNV. Les hubs auront le même usage qu’une station-service. Ils pourront être installés le long d’un axe routier très fréquenté et être ouverts au public pour faire rouler leur véhicule. Ou alors être privatifs et installés dans l’entrepôt d’une compagnie de bus ou de transport de camion. Nous avons calculé un taux de retour énergétique futur de 2,5, ce qui signifie que nous produisons deux fois et demi plus d’énergie que nous n’en consommons.

À quel stade se trouve votre projet ?

N.B. : Nous préparons trois générations de démonstrateurs. Un premier va être installé au CES de Mines ParisTech et sera opérationnel à la fin de l’année. En 2022, nous allons installer un second démonstrateur chez un agriculteur en Bretagne, dans la région de Guingamp-Paimpol, qui possède déjà un méthaniseur. Ce projet est financé par l’Ademe et nous allons dériver une partie du biogaz pour fabriquer du carburant et alimenter 3 à 4 camions. Nous avons également un projet de création d’un troisième démonstrateur afin de tester la logistique, c’est-à-dire la collecte auprès de 8 à 10 agriculteurs. Il s’agit d’un objet hybride entre la R&D et le projet commercial. Lui aussi devrait être situé en Bretagne, ce projet est en cours de signature.