Une équipe internationale dirigée par l’Institut de l’énergie et de l’environnement de Penn State, en Pennsylvanie, a mis au point un réacteur capable de convertir du CO₂ et de l’électricité renouvelable en méthane, principal composant du gaz naturel. Cette avancée s’inscrit dans une voie prometteuse : transformer une électricité renouvelable intermittente, issue par exemple du solaire ou de l’éolien, en un gaz stockable, transportable et compatible avec les infrastructures existantes.

Le procédé repose sur deux étapes complémentaires. L’électricité renouvelable est d’abord utilisée pour produire de l’hydrogène par électrolyse de l’eau. Cet hydrogène est ensuite consommé par des micro-organismes appelés méthanogènes, qui transforment le CO₂ en méthane grâce à un processus de méthanation biologique. L’intérêt est simple : convertir une énergie disponible à certains moments en une molécule énergétique utilisable plus tard.

L’innovation tient aussi à la conception du réacteur. Les chercheurs ont développé un système dit « à écart nul », dans lequel les électrodes ne sont séparées que par une membrane. Cette architecture réduit la résistance interne et améliore l’efficacité énergétique du dispositif. Surtout, l’équipe est parvenue à augmenter l’échelle du système sans perte notable de performance, un point essentiel pour envisager de futures applications industrielles.

Lors des essais menés à 30 °C, le réacteur a produit jusqu’à 6,9 litres de méthane par litre de réacteur et par jour. Les chercheurs rapportent également des efficacités coulombiques supérieures à 95 % et une efficacité énergétique d’environ 45 %, des résultats parmi les plus élevés pour ce type de système d’électrosynthèse microbienne du méthane.

À terme, cette technologie pourrait permettre d’imaginer des unités de production de méthane renouvelable installées à proximité de parcs solaires ou éoliens. Une partie de l’électricité produite pourrait ainsi être convertie en méthane, stockée puis transportée via les réseaux gaziers. Cette approche confirme l’intérêt du Power-to-Methane comme solution de stockage de longue durée des énergies renouvelables.

Plusieurs défis restent à lever, notamment le coût de l’électricité renouvelable, l’optimisation des matériaux et la maîtrise des éventuelles fuites de méthane, indispensables pour garantir le bénéfice climatique du procédé. Cette avancée souligne néanmoins le potentiel de la méthanation biologique pour valoriser le CO₂ et rappelle le rôle stratégique que peuvent jouer les infrastructures gazières dans un système énergétique de plus en plus renouvelable.

En savoir plus : New reactor design produces renewable methane from carbon dioxide | Penn State University

Crédit photo : Bruce Logan / Penn State