Les stations d'épuration des eaux usées, moteurs de la transition énergétique
Un module technique complémentaire peut, en principe, transformer n'importe quelle station d'épuration en puits de CO2 et en usine de production de méthane décentralisée
En mettant en œuvre une technologie innovante, toute station d'épuration serait en mesure de produire du méthane à partir de dioxyde de carbone d'une manière respectueuse de l'environnement.
Si certains micro-organismes présents dans les stations d'épuration sont alimentés en hydrogène et en dioxyde de carbone, ils produisent du méthane pur. Les systèmes de chauffage et les véhicules fonctionnant au gaz naturel peuvent utiliser ce méthane sans qu'aucune modification technique ne soit nécessaire. En combinant l'expertise des groupes de recherche du Dr Tito Gehring / Professeur Marc Wichern et Professeur Ulf-Peter Apfel, tous deux de l'Université de la Ruhr à Bochum, un module technique complémentaire a été développé qui peut, en principe, transformer n'importe quelle station d'épuration en un puits deCO2 et une usine de production de méthane décentralisée, dans le respect de l'environnement. Ils ont publié leurs résultats dans la revue Cell Reports Physical Science du 16 août 2023.
Mauvaise réputation, propriétés précieuses
Le méthane a la mauvaise réputation d'être un gaz qui a un effet néfaste sur le climat. Il possède cependant plusieurs propriétés intéressantes qui lui permettent de contribuer à la transition énergétique : il est plus facile à manipuler et à stocker que l'hydrogène car ses molécules sont plus grosses, ce qui le rend moins volatil. Sa densité énergétique est quatre fois plus élevée que celle de l'hydrogène et il peut être injecté dans les infrastructures de gaz naturel existantes sans aucune modification supplémentaire. "Les véhicules et les appareils de chauffage qui fonctionnent au gaz naturel peuvent fonctionner au méthane sans difficulté", explique Tito Gehring, de la chaire de gestion des eaux urbaines et d'ingénierie environnementale. Il cite un autre avantage du gaz par rapport à l'hydrogène, qui est produit dans les régions méridionales où l'eau est rare : si ces régions exportent et utilisent le méthane, cela signifie en fait qu'elles exportent de l'eau. Ce problème est fortement atténué par l'utilisation du méthane comme vecteur d'énergie, qui réduit les pertes d'eau de moitié environ.
Le méthane peut être produit très efficacement par des organismes méthanogènes et est produit, par exemple, dans les stations d'épuration des eaux usées en tant que composant du biogaz. "Certaines stations d'épuration couvrent ainsi leurs propres besoins énergétiques et sont autosuffisantes en termes d'énergie", souligne Tito Gehring. Cependant, le méthane ne représente que 60 % du biogaz, le reste étant principalement constitué deCO2. C'est là que le concept des groupes de recherche de Bochum entre en jeu : pour produire du méthane hautement concentré, la biomasse méthanogène a besoin deCO2 ainsi que d'hydrogène, qui doit être ajouté au système. Pour produire cet hydrogène, le groupe dirigé par Ulf-Peter Apfel du groupe technique d'électrochimie et du département d'électrosynthèse de Fraunhofer UMSICHT a mis au point un électrolyseur spécialisé doté d'un catalyseur sans métaux précieux, qui garantit un approvisionnement en hydrogène durable et économe en énergie. La mise en œuvre et les essais de ce système ont été réalisés par Ramineh Rad, premier auteur de la publication.
Remplacer une partie du gaz naturel
Alimentés par ceH2 produit in situ, les micro-organismes libèrent environ une molécule de méthane par molécule de dioxyde de carbone consommée dans un module complémentaire qui peut en principe être installé dans n'importe quelle station d'épuration des eaux usées. Au cours de ce processus, ils métabolisent également divers composés des eaux usées, sans nécessiter de nutriments supplémentaires. "De nombreuses stations d'épuration sont raccordées au réseau de gaz naturel et pourraient simplement l'alimenter avec le méthane ainsi produit", souligne Tito Gehring.
Il considère le méthane vert issu des stations d'épuration comme l'un des nombreux éléments constitutifs de la transition énergétique : "Les premières estimations ont montré qu'environ 20 litres de méthane par jour et par habitant pourraient être obtenus grâce au captage duCO2 des gaz résiduels issus du traitement des boues dans les seules stations d'épuration des eaux usées". Cela permettrait également de réduire les rejets de méthane dans l'atmosphère, un gaz nocif pour le climat. En effet, les rejets de méthane provenant de l'extraction du gaz naturel, du pétrole et du charbon constituent une source majeure d'émissions de ce gaz à effet de serre.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Ramineh Rad, Tito Gehring, Kevinjeorjios Pellumbi, Daniel Siegmund, Edith Nettmann, Marc Wichern, Ulf-Peter Apfel; "A hybrid bioelectrochemical system coupling a zero-gap cell and a methanogenic reactor for carbon dioxide reduction using a wastewater-derived catholyte"; Cell Reports Physical Science, Volume 4
Autres actualités du département science
Recevez les dernières actualités du secteur des sciences de la vie
Ne manquez plus aucune actualité : notre newsletter consacrée aux biotechnologies, au secteur pharmaceutique et aux sciences de la vie vous informe tous les mardis et jeudis. Les dernières nouvelles du secteur, les produits phares et les innovations - de manière compacte et compréhensible dans votre boîte de réception. Recherché par nos soins, pour que vous n'ayez pas à le faire.
