Vers la commercialisation d’une nouvelle technologie de production de biocarburants avancés

Après plus dix ans de travaux de recherche, la technologie BioTfuel est sur le point de franchir une nouvelle étape. Bionext et ses partenaires – regroupant entre autres IFP Énergies nouvelles, le CEA, Axens et TotalEnergies – viennent d’annoncer sa mise sur le marché à partir du début de l’année 2022. Cette technologie permettra la fabrication de biocarburants avancés de deuxième génération à partir de la biomasse, principalement de type déchets forestiers (bois) et résidus agricoles (pailles), et dans une moindre mesure de cultures énergétiques telles que le miscanthus.

« Il y a différentes voies possibles pour valoriser cette biomasse, déclare Rodrigo Teixeira-Pinto, technologue chez Axens, la société qui commercialisera BioTfuel. Ce qu’il y a d’unique dans notre technologie, c’est que nous avons réussi à maîtriser et à optimiser une succession d’étapes formant une chaîne de torréfaction-gazéification-synthèse Fischer-Tropsch pour fabriquer des carburants à faible teneur en carbone. Sur le marché, nous serons les seuls à proposer l’ensemble de ce processus. »

Ces étapes sont au nombre de quatre. La première, appelée prétraitement, consiste à sécher puis à torréfier la biomasse, et enfin à la broyer. Le séchage a pour but de réduire la quantité d’eau présente dans la biomasse brute qui peut atteindre jusqu’à 50 %. Le procédé de torréfaction vise quant à lui à rendre friable cette biomasse afin de réduire de manière significative la consommation électrique nécessaire au broyage. Il permet d’augmenter la densité énergétique de la biomasse ainsi qu’assurer sa meilleure stabilité au moment du stockage.

Le procédé de gazéification constitue la deuxième étape. Il est réalisé à très hautes températures, entre 1 200 et 1 600 degrés Celsius, et à haute pression, jusqu’à 40 bar. Il s’agit d’un procédé d’oxydation partielle qui transforme toute la biomasse en un gaz de synthèse comprenant un mélange de monoxyde de carbone (CO) et d’hydrogène (H2). Ce gaz de synthèse présente l’intérêt de contenir très peu d’impureté, notamment aucun goudron.

Lors de la troisième étape, ce gaz de synthèse fait l’objet d’un conditionnement. Un ajustement du ratio H2/CO est opéré via une réaction Water Gas Shift. Objectif : obtenir un mélange contenant deux fois plus de H2 que de CO. Les gaz acides et notamment le CO2 biogénique font aussi l’objet d’une élimination, ce dernier n’étant pas converti en biocarburant avancé. Une purification finale est enfin réalisée grâce à l’adsorption de différents contaminants comme le soufre.

La quatrième et dernière étape consiste en une réaction chimique appelée Fischer-Tropsch. Elle a pour but de convertir ce mélange d’hydrogène et monoxyde de carbone en longues chaînes d’hydrocarbures liquides. La réaction a lieu dans une colonne à bulles en suspension triphasique et permet une parfaite maîtrise de la forte exothermicité et une bonne homogénéité de la réaction. Les produits Fischer-Tropsch sont ensuite valorisés vers la production de biocarburants avancés tels que du kérosène et du diesel renouvelable.

Des études préliminaires de futures installations industrielles

Le consortium travaille actuellement sur des études préliminaires de futures installations industrielles. La dernière phase de tests sur deux unités de démonstration semi-industrielles et débitant 3 tonnes de biomasse sèche par heure s’est en effet révélée concluante. La première unité, située à Venette dans l’Oise, avait pour fonction de sécher et de torréfier la biomasse. Cette dernière était ensuite transportée jusqu’à Dunkerque, dans la seconde unité qui assurait toutes les étapes suivantes allant du broyage jusqu’à la synthèse Fischer-Tropsch.

La technologie BioTfuel sera commercialisée sous la forme de licence. « Nous avons un gros marché en Europe, mais aussi en Amérique du Nord, plus précisément aux États-Unis et Canada, ajoute Rodrigo Teixeira-Pinto. Il y a du potentiel dans ces deux régions avec la présence d’importantes quantités de déchets forestiers et résidus agricoles. Nous savons que nous pourrons en tirer profit pour produire des biocarburants avancés. »

En plus de produire du biokérosène et du biodiesel avancés, cette technologie se révèle flexible et la gamme de produits peut être ajustée pour répondre aux objectifs des clients. « La chaîne BioTfueL peut générer des coproduits à haute valeur ajoutée tels que le biogaz, de l’électricité verte produite grâce à de la vapeur d’eau qui fait tourner une turbine, ainsi que du CO2 biogénique », conclut l’expert chez Axens.