Vitrine technologique

SPARK

Technologie plasma – production des gaz industriels à partir de CO2

Investissement : 540 k€

Domaine d’application : Énergie

Domaine scientifique : Mécanique / Écotechnologies et Énergie

Établissement(s) : CentraleSupélec - CNRS

Valorisation : Essaimage en cours / réalisé

#GreenHydrogen #Plasmalyse #Energie

CAS D'USAGE

L’hydrogène est présenté comme la meilleure alternative au pétrole pour la mobilité lourde (trains, camions et bus). C’est un carburant sans émission de NOx ni CO2 à l’usage, et qui, contrairement aux batteries, présente des temps de recharge très rapides.

Cependant, 94% de l’hydrogène en 2020 reste produit à partir de reformage du gaz fossile, ce qui est finalement plus émetteur de CO2 que l’utilisation directe du pétrole. De plus, la mobilité requiert un usage local réparti sur tout le territoire, mais les reformeurs sont des installations centralisées et l’hydrogène est difficilement transportable.

La seule alternative actuelle qui soit à la fois décarbonée et décentralisée est de produire l’hydrogène à partir de l’eau par électrolyse. C’est une réaction qui demande un fort apport d’énergie électrique (50 – 70 kWh/kg H2), et l’utilisation de catalyseurs, ce qui résulte en un fort coût de revient de l’hydrogène.

AVANTAGES

SPARK (www.spark-cleantech.eu) est un procédé alternatif à la fois décarboné, décentralisé et compétitif.Le procédé permet de produire l’hydrogène à partir de biométhane ou de biogaz brut (issus de la filière de déchets ménagers et/ou agricoles, traitement des eaux usées, etc.).

La solution utilise une technologie particulière de plasmas froids pour dissocier des mélanges CO2 – CH4 en des produits à haute valeur ajoutée (CO et H2). Les plasmas froids permettent un contrôle fin de la température et de l’énergie des électrons, donc un meilleur rendement énergétique : l’apport d’énergie électrique est réduit à 20 kWh/kg H2.

De plus, la technologie ne nécessite pas de catalyseurs, ce qui réduit les coûts et la dépendance en métaux précieux. Elle permet aussi des temps de réponse courts et une grande robustesse aux différents entrants (impuretés, stœchiométries variable). Enfin, sa conception modulaire permet un déploiement à faible coût pour des installations de taille variable.

APPLICATIONS

L’objectif de la maturation est la conception et la validation technico-économique du réacteur plasma qui sera utilisé comme module de base pour les installations industrielles. Ce module, d’une capacité de 0.1 Nm3 H2/h, est conçu pour être produit en série et utilisé en parallèle, ce qui permet d’offrir une solution « sur mesure » qui s’adapte facilement, en termes de capacité, aux besoins des utilisateurs, avec des capacités de production de 100 – 1000 kg/jour.

A terme, ces modules seront déployés pour la production distribuée d’hydrogène pour la mobilité et pour l’hydrogène industriel décarboné, sur-site.