Captation et valorisation du CO2 des fumées d’incinération

Ce programme innovant vise à valoriser le CO2 des fumées d’incinération par la production de biomatériaux (bioplastiques) et de biocarburants. Ce procédé permet également de réduire les émissions en carbone d'une unité de valorisation énergétique comme l’Etoile Verte à Saint-Ouen-sur Seine.

Le Syctom finance ce programme de R&D et le site de l’UVE à Saint-Ouen fera office de pilote pour les expérimentations et les tests grandeur nature, avant un possible déploiement industriel de cette technologie à fort potentiel de développement. 

Ainsi, l’Etoile Verte sera la toute première installation européenne à utiliser ce process de captage et de valorisation du CO2, un procédé prometteur pour réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Valoriser le CO2 des fumées d’incinération des déchets : une idée innovante

Dans le cadre du projet de la réhabilitation du centre de valorisation énergétique à Saint-Ouen-sur-Seine, SETEC Environnement étudie la faisabilité de la captation et de la valorisation du carbone existant dans les fumées d’incinération, l’objectif étant d’identifier une filière pertinente permettant de capter ce carbone et de le valoriser à travers la production d’algues.

Les promesses, si elles se concrétisent à l’échelle industrielle, permettent d’entrevoir une progression significative vers :

  • plus de circularité,
  • plus d’économie de la ressource
  • moins d’émissions de gaz à effet de serre pour la valorisation des déchets.

Un consortium de recherche international

Pour travailler sur ce projet de captation et de valorisation du CO2 des fumées, le Syctom s’appuie depuis 2016 sur un consortium de recherche international coordonné par SETEC Environnement. Il regroupe l’École Polytechnique de Montréal, MINES ParisTech, l’Institut Royal de Technologie de Stockholm (KTH), l'Université d'Alméria (Espagne) et Sveriges Tekniska Forskningsinstitut (Suède).

Développer la performance des photobioréacteurs grâce à la recherche

Pour traiter 20% du CO2 rejeté sur un an par l’unité de valorisation énergétique à Saint-Ouen, compte-tenu de l’intensité lumineuse observée à Paris, la surface au sol nécessaire avec les technologies actuellement disponibles sur le marché se situe entre 100 à 150 terrains de rugby (8500m²/u) !

Avec les nouveaux photobioréacteurs en cours de développement dans ce projet, un bâtiment de 800 m² et de 10 m de hauteur permettrait de produire 80 000 tonnes de biomasse avec ces mêmes 20% de CO2 émis par l’Etoile verte à Saint-Ouen.

Rechercher la performance à chaque étape

1. Intrants : captage et inoculation

Concevoir un photobioréacteur qui permette d’optimiser la croissance des algues tout en maîtrisant la consommation d’énergie.

  • Modélisations des phénomènes, mouvements et flux dans les photobioréacteurs
  • Conception et réalisation de 7 prototypes en laboratoire (en cours)
  • Conception et réalisation d’un pilote en site réel (à venir)

2. Production de biomasse algale dans un photobioréacteur (PBR)

Sélectionner des algues pour leurs propriétés

  • croissance et productivité maximales dans les photobioréacteurs
  • composition adaptée aux débouchés souhaités

3. Récolte

Identifier les meilleures techniques pour récolter la biomasse algale en fonction des microalgues retenues et des débouchés envisagés

4. Valorisations : Re-stockage du carbone capté privilégié + Co-valorisation possibles

Valorisations  et débouchés possibles :

  • Biopolymères (bioplastiques)
  • Biogaz (CH4)
  • Biocarburant
  • Biostimulants (engrais)
  • Alimentation animale
  • Alimentation humaine
  • Produits cosmétiques

 

Il s’agit de s’assurer à chaque échelle (pilote en laboratoire, pilote industriel puis échelle industrielle) du meilleur bilan environnemental possible pour la filière.

Des analyses de cycle de vie montrent que la consommation éner­gétique est aujourd’hui le paramètre prépon­dérant dans le bilan à l’échelle des pilotes. Ainsi les équipes tra­vaillent à limiter les im­pacts en recherchant des solutions basse énergie.

Quelques chiffres

  • Le Syctom rejette environ 2 000 000 tonnes CO2 /an*
  • Les microalgues ont une capacité de fixation du CO2 de 10 à 50 fois plus importante que celle des plantes terrestres.
  • Pour 1 tonne de biomasse produite, jusqu’à 2 tonnes de CO2 sont naturellement captées lors de la croissance des algues.

* Les chiffres indiqués ici sont les quantités totales de CO2 fossiles et de CO2 biogéniques émises par les installations. Les bilans carbones officiels du Syctom ne mentionnent quant-à-eux que les quantités de CO2 fossiles

A l’échelle industrielle, une telle filière apporterait des contributions à l’atteinte de plusieurs objectifs de Développement Durable.

Chronologie du projet

2016

  • Essais de croissance et de productivité  de plusieurs dizaines d’algues

2017

  • Poursuite de l’étude des algues et choix des plus pertinentes pour le projet
  • Modélisation des différents phénomènes existants au sein d’un photobioréacteur
  • Installation d’un mini-pilote à Isséane pour tester la croissance et la productivité en conditions réelles
  • Premiers éléments d’Analyse de Cycle de Vie (ACV)

2018

  • Poursuite de la modélisation
  • Lancement de la conception des différents photobioréacteurs

2019

  • Poursuite de la modélisation
  • Poursuite de la conception, réalisation et optimisation de 5 photobioréacteurs pilotes en laboratoire
  • Poursuite de l’approche ACV

2020

  • Poursuite de la modélisation
  • Poursuite de la conception, réalisation et optimisation de 5 photobioréacteurs pilotes en laboratoire
  • Poursuite de l’approche ACV
  • Développement de procédés industrialisables pour la valorisation de la biomasse

2021

  • Poursuite de la modélisation
  • Poursuite de la conception, réalisation et optimisation de 7 photobioréacteurs pilotes en laboratoire
  • Poursuite de l’approche ACV
  • Développement de procédés industrialisables pour la valorisation de la biomasse
  • Conception / Installation d’un pilote industriel sur l’un des sites du Syctom