Afin d’accompagner l’essor des gaz renouvelables, GRDF a initié début septembre 2021 l’appel à projets valorisation du CO₂ biogénique (ou bioCO₂), coproduit issu de la méthanisation, en régions Occitanie et Nouvelle-Aquitaine. Pendant deux mois, les entreprises et producteurs de biométhane ont proposé des projets permettant d’améliorer la compétitivité du biométhane. Après une première étape de sélection, le jury s’est rassemblé en novembre 2021 pour échanger avec les candidats retenus puis sélectionner les projets évalués comme les plus prometteurs. GRDF a ainsi sélectionné 3 projets innovants par région. 

Trois projets lauréats pour valoriser le bioCO₂ issu de la méthanisation en région Occitanie :

Entreprise ARKOLIA et ses partenaires 

ARKOLIA et ses partenaires (Ekato, INSA Lyon, NRLab) développent une technologie de biométhanation (conversion d’hydrogène et de dioxyde de carbone ou de monoxyde de carbone en méthane) qui s’inspire des technologies matures de transfert gaz-liquide. En complément des travaux réalisés depuis 3 ans, le projet soutenu par GRDF a pour objectif de réaliser des études de développement pour la montée en échelle, afin d’en fiabiliser le procédé et d’être prêt pour son industrialisation et celle du Power-to-CH4 avant 2024.  

Les travaux sont toujours en cours, notamment sur l’optimisation du pilotage du procédé et son couplage à la méthanisation, ainsi qu’à la validation du modèle mathématique développé comme outil de contrôle prédictif des futures unités de biométhanation. Ensuite, un scale-up en maquette froide et études de conception visera à fiabiliser l’extrapolation du contacteur gaz-liquide à une échelle intermédiaire. 

Entreprise éMA et ses partenaires | Projet Solarvi  

éMA (Electron Materials) et ses partenaires (ENSCM, EP3E, IES, Teréga et TOP Industries) développent un prototype de production de méthane vert : c’est le projet SOLARVI. A partir de l’énergie solaire (voire nucléaire la nuit) et d’un procédé unique au monde d’électro-réduction catalytique à 300°C, ce projet a vocation à produire du méthane à partir de bioCO₂ et d’eau in-situ, sans avoir besoin de produire de l’hydrogène. Il pourra également produire d’autres composés valorisables et de l’hydrogène en pilotant d’une part l’arrivée des intrants (avec ou sans BioCO₂) et  d’autre part la réaction électrochimiquement. 

Les tests sur le prototype de laboratoire (TRL 5), appuyés financièrement par la somme gagnée lors du dit AAP lancé par GRDF, se sont clôturés avec succès et un prototype pré-industriel a pu être conçu et livré mi-2022.  

En 2023, la prochaine étape consiste à optimiser les résultats  des tests et optimiser la mise au point du nouveau prototype pour confirmer l’atteinte du TRL 6 voire du TRL 7. Toujours avec l’appui de GRDF, éMa se prépare également à l’organisation et au financement de la phase d’industrialisation prévue à partir de 2025.  

Entreprise ENOSIS et ses partenaires | Projet Thyreco 

ENOSIS et ses partenaires (ASTEO, INSA de Toulouse, SUEZ Eau-France et Toulouse Métropole​) souhaitaient faire la démonstration, à l’échelle industrielle, de la faisabilité technico-économique du projet Thyreco. Ce projet consiste en la valorisation par méthanation biologique d’une partie du CO₂ biogénique émis par l’unité de méthanisation des boues d’épuration de l’usine de dépollution des eaux usées de Ginestous-Garonne à Toulouse, sous la forme de méthane « bas-carbone » injecté dans le réseau de gaz naturel.  

Cette phase, co-financée par GRDF, s’est clôturée avec succès mi-2022. Elle a permis de conclure à la faisabilité technique du projet, de son implantation et de son raccordement sur le site. Plusieurs alternatives d’approvisionnement en hydrogène renouvelable produit localement ont été identifiées. Le projet a par ailleurs obtenu la dérogation de la CRE pour accéder au cadre réglementaire de l’injection du biométhane.  

L’étude de faisabilité a permis de disposer d’éléments techniques clés pour permettre le développement d’un projet de couplage de la méthanation biologique, à échelle industrielle, avec un site de méthanisation. 

Trois projets lauréats pour valoriser le bioCO₂ issu de la méthanisation en région Nouvelle-Aquitaine :

Entreprise Dioxycle  

Dioxycle développe des solutions clés en main pour la conversion d'émissions industrielles de dioxyde de carbone (CO₂) en produits chimiques d'intérêt et carburants, traditionnellement produits à partir de combustibles fossiles. Les solutions de Dioxycle reposent sur un système breveté d'électrolyse à basse température capable de synthétiser des molécules carbonées, telles que le monoxyde de carbone (précurseur chimique), l'éthylène (précurseur de plastiques et matériaux) et autres 'electro-chemicals' en utilisant uniquement de l'électricité décarbonée, du CO₂ et de l'eau. 
La phase de faisabilité technico-économique de la technologie pour la conversion du CO₂ biogénique issue du biogaz, co-financée par GRDF, s'est achevée fin 2022. Les résultats de cette phase ont prouvé la viabilité technique de la technologie Dioxycle et ses avantages dans le cadre de la valorisation des émissions de CO₂ biogéniques issues du biogaz. Après la finalisation d'un prototype de laboratoire capable de convertir 10 kg de CO₂ par jour en 2022, Dioxycle prévoit une montée en puissance et la mise en place d'un premier démonstrateur sur site industriel. 

 SEM Avergies et ses partenaires 

 En 2021, la Société d’Economie Mixte (SEM) Avergies s’est associée à 7 porteurs de projets de sites de méthanisation agricole implantés dans le Sud-Ouest et à 2 entreprises (Origami et Solagro) pour développer une filière de valorisation du bioCO₂ produit par leurs unités de méthanisation agricole en projet et pourquoi pas en créant un label bioCO₂ du Sud-Ouest. Ensemble, ils cherchent à favoriser la commercialisation à l’échelle régionale et à mutualiser le transport et la brique purification/liquéfaction. 

L’étude, co-financée par GRDF, a démarré par la conduite d’un benchmark à l’échelle européenne des modes de valorisation du CO₂ au niveau des unités de méthanisation. Ensuite, les marchés locaux les plus pertinents ont été identifiés (ex : maraîchage sous serre, production de spiruline, étourdissement des animaux avant abatage). Actuellement, une étude d’optimisation des moyens techniques (ex : mutualisation de certains équipements) est en cours de réalisation. 

 Entreprise Suez et ses partenaires  

 SUEZ et ses partenaires (CarbonWorks, Naldeo Technologies et Industries, Prodeval et Valocarb) souhaitaient  tester la faisabilité technico-économique et l'intérêt environnemental d’implanter sur l’installation existante de méthanisation Terres d’Aquitaine située à Saint-Selve (33) trois solutions technologiques permettant de récupérer le CO₂ issu de la purification du biogaz en vue de le valoriser sous différentes formes et pour des usages locaux dans divers secteurs. Cette circularité du carbone présente plusieurs atouts : création de valeur et amélioration du bilan environnemental.  

La phase d’étude, co-financée par GRDF, est aujourd’hui terminée :  

• La liquéfaction du CO₂ en vue de sa livraison et son utilisation dans des serres locales s’avère la solution la plus facile à réaliser même si le besoin a un caractère saisonnier. Une réflexion est en cours pour mettre en œuvre cette solution d’un point de vue industriel et commercial. 
• La transformation du CO₂ en bicarbonate de sodium pour un usage dans des Unité locales de Valorisation Energétiques des déchets nécessite la validation d’un procédé encore au stade pilote mais surtout la crise énergétique actuelle a rendu cette solution impossible à envisager économiquement parlant. Il a été décidé de mettre ce projet en pause, dans l’attente d’un retour à une situation normale des marchés. 
• La production de microalgues à partir du bioCO₂ afin de fabriquer des biopesticides pour les cultures locales est une solution dont l’étude technico-économique a été positive pour une installation de taille plus importante que celle réalisable sur le site de Saint-Selve. Suez et ses partenaires vont rechercher un site adapté pour mener à bien une étude détaillée.