De l’hydrogène à partir de méthane, mais sans émissions de CO2
L’hydrogène est un support prometteur, à la fois pour le stockage de l’énergie et pour le secteur des transports. Cependant, il n’est disponible que sous forme liée, à savoir dans l’eau ou au sein d’hydrocarbures tels que le pétrole, le gaz naturel ou le charbon. L’hydrogène doit donc être séparé des autres composants chimiques avant d’être disponible. Cependant, les méthodes classiques de séparation entraînent la production de dioxyde de carbone, gaz à effet de serre. La production mondiale d’hydrogène est responsable d’environ cinq pour cent des émissions mondiales de CO2.
La production d’hydrogène à partir de méthane mais sans coproduit indésirable est le sujet du projet de recherche intitulé « Combustion du méthane sans émissions de CO2 ». Le projet réunit entre autres l’Institut technologique de Karlsruhe (KIT, Bade-Wurtemberg) et l’Institut de recherche sur le développement durable (IASS) de Potsdam (Brandebourg), dans le cadre du cluster « Système Terre, énergie et environnement » (E3) hébergé à l’IASS. M. Carlo Rubbia, initiateur du projet, directeur scientifique de l’IASS et lauréat du prix Nobel de physique en 1984, s’est déplacé au KIT le 21 mars 2013, pour y rencontrer des scientifiques du laboratoire des métaux liquides (KALLA) de l’Institut de technologies énergétiques et nucléaires (IKET), de l’Institut des techniques d’impulsions à haute puissance et des techniques micro-ondes (IHM) et de l’Institut des matériaux appliqués (IAM), trois instituts du KIT.
Pour produire de l’hydrogène sans émettre de CO2, le projet du KIT mise sur la décomposition thermique à haute température du méthane en hydrogène et carbone élémentaire, une réaction réalisable au sein d’un réacteur innovant à métal liquide et colonne à bulles, actuellement en construction au KALLA. « Avec ce projet, nous avons la possibilité de participer à l’élaboration des bases d’une technologie énergétique entièrement nouvelle », déclare le directeur du KALLA, le professeur Thomas Wetzel. « Si la faisabilité de ce procédé se confirme, la production et l’utilisation durables d’hydrogène seront possibles même à partir de sources fossiles, dont l’utilisation classique serait, elle, nocive pour le climat. »
Ce réacteur à métal liquide et colonne à bulles consiste en une colonne verticale d’environ un demi-mètre de hauteur et d’un diamètre de quelques centimètres. Cette colonne est remplie de métal liquide chauffé à 1000 degrés Celsius. A travers un corps poreux situé à l’extrémité inférieure de la colonne sont introduites de fines bulles de méthane, qui remontent jusqu’à la surface. « A ces températures élevées, le méthane se désintègre en ses deux composants : l’hydrogène et le carbone », explique M. Wetzel. « Nous allons étudier la quantité d’hydrogène que l’on peut effectivement produire grâce à une conception intelligente du réacteur. »
Après la construction du réacteur expérimental, les chercheurs du KIT étudieront l’effet de différents paramètres sur le contrôle du processus et le rendement potentiel en hydrogène. Un autre aspect du travail du KIT repose sur des questions scientifiques fondamentales, par exemple l’identification des étapes de la réaction influençant la composition du flux de gaz produit, ou encore la recherche de moyens d’expulsion du carbone hors du réacteur. En parallèle, les chercheurs s’intéressent au choix des matériaux pour le développement d’éventuels réacteurs industriels, ainsi qu’à la technologie de filtrage et au développement de sondes pour un processus continu.
Pour en savoir plus, contacts :
Prof. Dr. Thomas Wetzel, directeur du laboratoire des métaux liquides (KALLA) – KIT – tél. : +49 721 608-46447 – email : thomas.wetzel@kit.edu
Sources :
« Wasserstoff aus Methan ohne CO2-Ausstoß », communiqué de presse du KIT – 21/03/2013 – http://www.kit.edu/besuchen/pi_2013_12783.php
Rédacteurs :
Hélène Benveniste, helene.benveniste@diplomatie.gouv.fr – https://www.science-allemagne.fr/