Valorisation catalytique du CO2 via l'hydrogénation pour la production de méthane

Catalytic valuation of CO2 for energy Catalytic recovery of CO2 via hydrogenation for the production of methane

• Auteur / Autrice : Manon Gregoire
• Direction : Edmond Abi-aad, Christophe Poupin
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie théorique, physique, analytique
• Date : Inscription en doctorat le 23/09/2021
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCEIV - Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant

Mots clés

Mots clés libres

Valorisation

Catalyse hétérogène

Production de CH4

Méthanation du CO2

CH4 production

CO2 Methanation

Recovery

Heterogeneous catalysis

Résumé

Face à la volonté de réduire l'utilisation des énergies fossiles ainsi que l'énergie nucléaire, le recours massif aux énergies renouvelables pour nos besoins en énergie est devenu une nécessité. Il devient maintenant urgent de fournir une réponse à l'intermittence de certaines énergies renouvelables (éolien et solaire) pour stocker les excédents de production et répondre aux pics de consommation ultérieurs. L'énergie ainsi produite doit être stockée sous une autre forme afin d'éviter les déperditions et assurer une continuité d'approvisionnement notamment électrique. On parle alors de Power-to-X, Power étant l'énergie produite, et X le média utilisé pour la stocker en attente de consommation. Dans cette stratégie, la production de vecteurs énergétiques tels que H2 s'avère primordial, d'où de nombreux projets portant sur le développement de la technologie d'électrolyse de l'eau jusqu'à des sites de pilotes de production. Ainsi une fraction du surplus électrique est consommée pour la production d'H2 par électrolyse : on parle ici de Power-to-Gas (le vecteur produit, H2, étant un gaz). La difficulté de stockage du H2 reste un facteur limitant sur le moyen-long terme. Dans cette perspective, diverses transformations sont envisagées. La réaction de méthanation, par réaction entre le H2 et le CO2, est une voie particulièrement attractive, le produit étant 100% miscible avec le gaz naturel et donc injectable directement dans les réseaux de distributions existants. De nombreuses sources de CO2 valorisable existent : CO2 issu des procédés de purification du biogaz ou du syngas (gazéification de biomasse), captage du CO2 des émissions industrielles (notamment des procédés cimentiers, pétrochimiques, métallurgiques) et des émissions liées à la production d'électricité (sites de production par combustion).

Faced with the scarcity of fossil fuels and the growing unacceptability of nuclear power, the massive use of renewable energies to produce our electricity is no longer considered an ecological utopia but rather as a necessary transition both from an economic and environmental. From this need arises another: to provide a response to the intermittence of renewable energies to store excess production periods and respond to peaks in consumption. To respond to this intermittency, it is therefore necessary to store electricity in another form of energy to avoid losses, this concept is called: Power-to-gas. From this perspective, the methanation reaction represents an additional step allowing hydrogen to be combined with carbon atoms from carbon dioxide (CO2) to form synthetic methane (CH4), 100% miscible with natural gas. Our objective is therefore to develop a catalytic process to recover CO2. The benefits of this project will allow scientific advances to fight against global warming and the possibility of transferring this technology to all industrial sites producing CO2 close to 'green' hydrogen production.