Projet VALORPAC

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Présentation


Le projet VALORPAC a pour objectif de prouver la faisabilité de produire de l’électricité renouvelable à partir de biomasse en associant un procédé de gazéification à une pile à combustible haute température de type SOFC.

 

 

Les procédés de gazéification permettent de convertir la biomasse combustible en un gaz constitué principalement de CO et d’H2 dilué dans du N2. Ce mélange gazeux  peut alors, après un traitement adapté, alimenter une pile à combustible de type SOFC qui elle va produire de l’électricité et de la chaleur par le biais de réactions électrochimiques. Dans les années à venir, le rendement électrique global pourrait atteindre entre 30 à 40%. Les unités de cogénération par gazéification actuelles, utilisant un moteur à gaz couplé à un alternateur, ont un rendement électrique compris entre 20 et 25%.

 

Ce projet, soutenu par l’ADEME, regroupe plusieurs partenaires : L’institut des Matériaux de Nantes, la société S3D, la société Fiaxell et la société SAS syngas.

 

 

Partenaires VALORPAC

 


Missions et Résultats

 

Dans le cadre de ce projet de recherches et développement S3D a mené trois études expérimentales portant sur les trois principales briques de la chaîne de valorisation.

 

 

Sur la partie gazéification S3D a réalisé les missions suivantes :

 

- Conception et construction d’un pilote semi-industriel de gazéification basé sur le concept breveté par S3D

 

- Instrumentation (100 sondes de températures) et caractérisation scientifique du réacteur de gazéification pour validation du concept

 

- Mise au point du procédé et caractérisation du gaz produit

 

 

S3D a fait appel à la société de chaudronnerie Servi-Loire basée à Ancenis pour la fabrication des différentes pièces du réacteur.

 

En collaboration avec l’Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN-CNRS), S3D a étudié et validé le fonctionnement de cellules SOFC fournies par la société Fiaxell (2R-CellTM) lorsque celles-ci sont alimentées avec un gaz représentatif de celui produit par son unité de gazéification.

 

SOFC courbes de polarisation Valorpac

 

Le principal verrou identifié concerne la présence de composés soufrés dans le gaz, notamment d’H2S, qui peuvent « empoisonner » les sites réactifs de l’anode constituant les cellules SOFC. L’association gazéification/SOFC passe donc nécessairement par la mise en place d’un procédé de traitement du gaz de préférence à haute température.

Pour cela S3D a travaillé en collaboration avec l’Ecole des Mines de Nantes pour étudier un procédé de traitement valorisant un déchet issu de la production d’alumine et produit en masse. Ce résidu, fortement chargé en oxydes de fer, a permis d’éliminer efficacement l’H2S à des températures allant de 400 à 600°C. La mise en œuvre du procédé est simple puisqu’il suffit juste de faire passer le gaz à travers un lit granulaire constitué du matériau de traitement.

 

Bauxaline traitement du syngas

 

La projet VALORPAC a prouvé la faisabilité de la chaîne et montre que l’association innovante de la gazéification de la biomasse avec une pile à combustible SOFC est une solution d’avenir pour la production d’électricité à la fois :

 

- Décentralisée, en valorisant des gisements de biomasse locaux,

 

- De manière performante, avec des rendements électriques attendus compris entre 30 et 40%

 

- En limitant les émissions atmosphériques (NOx, particules,)

 

- En limitant les nuisances sonores avec une pile totalement silencieuse

 

Ces travaux ont également fait l’objet d’une thèse Cifre intitulée : « Association d’un procédé de gazéification avec une pile à combustible haute température (SOFC) pour la production d’électricité à partir de biomasse » et soutenue le 17 octobre 2016 par François RICOUL, ingénieur chez S3d.

 

 

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