Gazéifier la biomasse avec la lumière du soleil

Carburants Sundrop , une startup basée à Louisville, CO, affirme avoir développé un moyen plus propre et plus efficace de transformer la biomasse en carburants synthétiques en exploitant la chaleur intense du soleil pour vaporiser le bois et les déchets de récolte. Son procédé peut produire deux fois plus d'essence ou de diesel par tonne de biomasse que les systèmes conventionnels de gazéification de la biomasse, affirme la société.

Biomasse boulangère : Sundrop Fuels a construit une installation de R&D sur la gazéification solaire dans le Colorado.

La gazéification se produit lorsque la biomasse sèche ou d'autres matériaux à base de carbone sont chauffés à plus de 700 ºC en présence de vapeur. À ces températures, la majeure partie de la biomasse est convertie en gaz synthétique. Ce gaz de synthèse est composé d'hydrogène et de monoxyde de carbone, qui sont les éléments constitutifs chimiques des carburants de plus grande valeur tels que le méthanol, l'éthanol et l'essence.

Mais la chaleur nécessaire à ce processus provient généralement d'une partie de la biomasse en cours de gazéification. Vous finissez par brûler 30 à 35 pour cent de la biomasse, dit Alan Weimer , professeur de génie chimique à l'Université du Colorado, Boulder.

Il y a quelques années, Weimer et son équipe de recherche ont commencé à chercher des moyens d'utiliser la chaleur solaire concentrée pour piloter le processus de gazéification. Cela a si bien fonctionné que Weimer et Chris Perkins , l'étudiant diplômé qui a eu l'idée, a ensuite cofondé Copernican Energy pour commercialiser l'approche. Copernican a été acquise par Sundrop Fuels en 2008, et sa technologie de réacteur solaire est maintenant au cœur d'une installation de démonstration de gazéification solaire thermique de 1,5 mégawatt dans le Colorado.

Le système de gazéification se compose de tubes en céramique qui traversent un four. Le gazéifieur est monté au sommet d'une tour entourée d'un champ de miroirs à concentration solaire qui réfléchissent la lumière du soleil vers le four. Lorsque la biomasse est lâchée à travers les tubes en céramique extrêmement chauds, elle est vaporisée en gaz de synthèse.

Weimer, un ancien ingénieur de Dow Chemical, affirme que le système est indépendant des types de biomasse qu'il peut traiter. C'est comme un marteau en raison des températures (1 200 à 1 300 °C) auxquelles il fonctionne, dit-il, expliquant que la gazéification conventionnelle utilise des températures plus basses pour essayer de minimiser le volume de biomasse utilisé pour alimenter le processus. Mais maintenir la température plus basse pose un autre problème. La gazéification à des températures inférieures à 1 000 ºC laisse du goudron. Et ce goudron coûte cher à éliminer, dit Weimer. Si vous le laissez là-dedans, il finira par tuer vos catalyseurs en aval lorsque vous tenterez de reformer votre produit en carburant (liquide).

Les températures plus élevées permettent également d'obtenir un gaz de synthèse de meilleure qualité. La gazéification conventionnelle produit généralement un mélange de gaz de synthèse composé à moitié d'hydrogène et à moitié de monoxyde de carbone. Le processus de Sundrop atteint un rapport hydrogène/CO de deux à un.

Je peux vous dire que les aspects économiques ont été examinés de manière assez approfondie, et l'idée de pouvoir produire de l'essence à moins de 2 $ le gallon sans subventions, nous pensons que c'est un chiffre réel, dit Weimer. L'avantage financier est encore plus important si la tarification du carbone devient une réalité, car le processus solaire entraîne une réduction des émissions de gaz à effet de serre par rapport à la production de carburant conventionnel. La clé est maintenant de concevoir un réacteur solaire évolutif.

Ajay Dalai, professeur agrégé de génie chimique à l'Université de la Saskatchewan, affirme que l'alimentation en gazéification à l'énergie solaire a du mérite, mais pourrait s'avérer délicate. Lorsque vous transférez la chaleur dans le tuyau, comment vous assurez-vous qu'elle est bien répartie dans la biomasse ? Le contrôle du transfert de chaleur et des niveaux de température sera essentiel, dit-il.

Wayne Simmons, PDG de Sundrop Fuels,

ne sous-estime pas les défis de la commercialisation de la technologie. Il reconnaît, par exemple, que les plus grandes ressources de biomasse ne se trouvent pas là où se trouvent les plus grandes ressources solaires. Pourtant, une certaine biomasse ligneuse existe dans le sud-ouest des États-Unis, où Sundrop prévoit de construire sa première usine commerciale. Des États comme le Nouveau-Mexique et l'Arizona, par exemple, éclaircissent régulièrement leurs forêts pour réduire le risque d'incendies de forêt. Mais pour accéder à plus de matières premières, Sundrop envisage également de transporter des cultures énergétiques, telles que le panic raide, par chemin de fer d'aussi loin au nord que le Kansas et d'aussi loin à l'est que le Texas.

La construction de la première installation commerciale de Sundrop devrait commencer cette année. L'entreprise prévoit de coupler son usine de gazéification solaire à une bioraffinerie pilote qui peut produire jusqu'à huit millions de gallons de carburant de transport par an. Il vise 2015 pour une bioraffinerie à grande échelle pouvant produire 100 millions de gallons par an.

La société a attiré des investisseurs clés, dont la société de capital-risque Kleiner Perkins Caufield & Byers.

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