Il semble presque une panacée l'idée qu'une source abondante d'énergie pourrait être trouvée dans notre déchets humains, mais les digesteurs anaérobies
modernes
et les usines de traitement des eaux usées ont commencé à exploiter le potentiel énergétique des déchets municipaux.
Une population mondiale en expansion exponentielle crée intrinsèquement une demande d'énergie toujours croissante, aux côtés de la sécurité énergétique et des questions environnementales se
dresse l'opportunité de transformer les déchets locaux en énergie essentiellement gratuite comme une perspective excitante.
Les flux de déchets à partir de systèmes
d'égouts et des activités agricoles créent des problèmes de pollution de l'environnement de gravité variable. Pour atténuer
ce risque, la digestion anaérobie (DA) utilise le processus de décomposition naturelle de divers micro-organismes accéléré par la chaleur pour produire, dans la plupart des cas, le gaz
méthane(CH4). Ce gaz peut ensuite être introduit dans les réseaux de gaz sur site,
local ou sur une plus large échelle pour les utiliser. Ce n'est pas forcément la meilleure utilisation du
méthane: de nombreux réseaux nationaux de distribution de gaz sont anciens et souffrent de problèmes de fuites.
En outre, comme nous intégrons un nombre croissant de systèmes d'énergies renouvelables dans le réseau et que nous nous éloignons de l'énergie dérivée des combustibles fossiles, nous sommes
susceptibles de voir la demande d'électricité dépasser la demande de gaz. En tant
que tel, il y a plus d'intérêts qui peuvent être trouvés dans l'utilisation du méthane pour la production d'électricité. C'est un domaine d'intérêt industriel croissant et celui dans lequel les piles à combustible
pourraient jouer un rôle clé.
Si du
méthane dérivé de la digestion
anaérobie est introduit dans une pile à
combustible haute température, soit MCFC ou SOFC, de l'électricité peut être produite avec des sous-produits comme simplement de l'eau et de la chaleur. Ce procédé offre le double
avantage d'éliminer les problèmes de pollution de l'environnement concernant la gestion du flux de déchets tout en générant de l'électricité durable.
FuelCell
Energy a fourni des unités MCFC pour plusieurs déploiements, y compris un projet multi-sites
de
traitement des eaux usées de San Diego, d'un ranch de volaille et une usine de traitement des eaux usées en Californie. Les piles à combustible SOFC de Bloom Energy peuvent également fonctionner au biogaz et fournir de
l'électricité. Cinq unités de 100 kW sont déployées
chez le prestataire de services informatiques NTT America à son centre de données californiennes et sont alimentés à partir de biogaz capturé provenant de fermes laitières locales.
La production d'électricité à partir de déchets humains facilite la génération distribuée d'électricité à son point d'utilisation, les centres de population, en ménageant une indépendance
partielle parfois problématique des réseaux de transmission centralisée. Il y a aussi le potentiel d'électricité issue de biogaz qui doit être intégré dans les régimes tarifaires. Bien sûr, de simples
économies d'échelle oeuvrent en faveur de cette approche: Une centralisation plus grande de la population, plus de déchets municipaux, et donc plus d'énergie potentielle.
Dans la pile MCFC la réaction
électrochimique du méthane ( CH4) qui pénètre dans la cellule est
d'être divisé en carbone et d'hydrogène au niveau du catalyseur d'anode. En fonctionnement standard l'hydrogène sera
recombiné à l'anode avec l'oxygène provenant des ions carbonate arrivant de la cathode et produira de l'eau. Toutefois, la possibilité existe pour extraire l'hydrogène avant qu'il ne réagisse pour une
utilisation externe.
Le nombre de déploiements de piles à combustible est amené à augmenter de façon spectaculaire dans les années à venir, avec des milliers d'automobiles de ~ 100 kW chacune et jusqu'à
plusieurs multi-mégawatts, voire jusqu'à 65 MW, les unités stationnaires apparaissant il y aura une hausse de la demande pour l'hydrogène. La production actuelle d'hydrogène
industriel provient presque entièrement du vaporeformage du méthane , mais il n'est pas un surplus important dans le système actuel.
Pour répondre à la demande, des méthodes de production devront être élargis et la production d'hydrogène par le biais de biogaz offre le même avantage double ici comme il le fait avec de
l'électricité: production d'énergie distribuée et atténuation de la pollution de l'environnement.
Air Products, premier producteur mondial d'hydrogène avec une production journalière de plus de cinq millions de kilogrammes d'hydrogène, a récemment fait sa première incursion dans la production
d'hydrogène à partir du biogaz avec une usine de traitement des eaux usées dans le district sanitaire du comté d'Orange en Californie.
Le méthane issu des eaux usées est purifiée et alimente une pile MCFC qui produit l'électricité pour alimenter l'usine de production et de l'hydrogène est extrait, purifié pour des véhicules et
transportés par gazoduc vers une station de ravitaillement en hydrogène à proximité. L'usine produit 175 kg d'hydrogène, assez pour le
ravitaillement de 25 à 50 véhicule, et 250 kW d'électricité par jour à une efficacité revendiquée de 80%.
Avec le succès de ce projet, l'entreprise a annoncé des plans pour son projet HESTON - une usine de biogaz pour la station d'hydrogène énergie à Londres qui va marquer le déploiement du premier
MégaWatt de système MCFC en Europe. Il est prévu de
faire fonctionner de 1.1 à 1.4 MW, l'usine produirait 635 kg d'hydrogène par jour à environ 10 € le kilo, en fournissant une nouvelle étape dans la production d'hydrogène européenne.
Soutenu par le Partenariat hydrogène à
Londres et l'ITC de l'UE (Joint Technology Initiative), le projet est en attente d'approbation législative.
Des projets tels que HESTON contribueront au début de réseaux distribués de production d'hydrogène, servant aux demandes d'hydrogène, et certains des besoins électriques, des zones de grande
population en utilisant les déchets qu'ils produisent.
Jonathan Wing Market Analyst
Traduction ERH2-Bretagne
Source: http://www.fuelcelltoday.com/analysis/analyst-views/2011/11-09-28-bioenergy-and-the-hydrogen-economy