Brevet FR3133388A1 — publié le 20230915

La présente invention concerne la création innovante d’une application de Technologie d’Émissions Négatives de CO2 (CDR) totalement autonome et sans aucun rejet CO2. Elle est générée par la source unique d’approvisionnement d’une biomasse miscanthus initialement inflammable et putrescible transformée en un agro matériau universel thermo compressé devenu non inflammable et imputrescible ayant ainsi la capacité de stocker durablement, dans sa masse, 80% du carbone du CO2 capté par le miscanthus récolté par l’utilisation d’ un double procédé thermique permettant l’auto production simultanée : « d’électricité, d’hydrogène vert, de biochar , d’eau et d’un bio composant à base d’algues ». Technologie à émissions négatives de CO2 (CDR) et de production d’hydrogène générée par la transformation d’une biomasse de miscanthus en agro matériau. La présente invention concerne un procédé d‘application de Technologie d’Émissions Négatives (CDR) totalement autonome et sans aucun rejet CO2 caractérisé en ce qu’il comporte de façon associative, complémentaire et indissociable au résultat l’ensemble des éléments suivant : Une source unique d’approvisionnement d’une biomasse miscanthus initialement inflammable et putrescible transformée en un agro matériau universel thermo compressé devenu non inflammable et imputrescible ayant ainsi la capacité de stocker durablement, dans sa masse, 80% du carbone du CO2 capté par le miscanthus récolté par l’utilisation un double procédé thermique permettant l’auto production simultanée : « d’électricité, d’hydrogène vert, de biochar , d’eau et d’un bio composant à base d’algues ». A - Pour ce qui concer ne la fabrication du matériau Une source unique d’approvisionnement en bio masse miscanthus (1), un poste de tri des écarts du miscanthus (2) permettant de sélectionner les tiges entières de miscanthus (3) pour approvisionner la ligne de transformation (4) en un agro matériau thermo compressé imputrescible et non inflammable (5) et de valoriser en énergie thermique les 20% maximum des écarts miscanthus du poste de tri (2) (tiges cassées et feuilles) qui sont acheminés dans un tunnel de déshydratation (6) qui alimente en sortie un broyeur (7) des écarts de miscanthus qui sont finement broyés pour alimenter deux vis de compression à débits variables (8) (9), les deux vis de compression alimentent une chaudière à combustion thermique et à pyrolyse (10) qui comporte vis d’entrée pour la combustion thermique (8) et une vis d’entrée pour la combustion pyrolyse (9), un échangeur thermique (11) de la chaudière qui alimente un générateur vapeur (12), d’une sortie vapeur (13) du générateur vapeur qui alimente en entrée une turbine vapeur (14) d’un détendeur des vapeurs en sortie de la turbine (15) dont les vapeurs sortantes sont propulsées pour ramollir par thermo hydratation les fibres des tiges entières de miscanthus (3). B - Pour ce qui concerne la partie de production hydrogène vert D’un poste de craquage du méthane (16) intégré à la partie combustion pyrolyse de la chaudière (10) équipée d’un filtre séparateur d’hydrogène vert (17), d’un suppresseur à hydrogène (18) et d’un réservoir d’hydrogène pressurisé (19), d’une sortie hydrogène en divers usages externes (19 bis) d’une sortie de biochar (20) issu de la combustion pyrolyse du miscanthus dans la chaudière (10). C - P our ce qui concerne la partie de production d’électricité D’un générateur électrique (21) accouplé mécaniquement à la turbine vapeur (14), d’un répartiteur électrique (22) relié au générateur électrique (21), d’une sortie électrique (22 bis) pour divers usages externes. D – pour ce qui concerne la partie de production d’hydrogène bleu électrolytique D’une cuve électrolytique (23) à production d’hydrogène raccordée en électricité au répartiteur électrique (22), d’un suppresseur hydrogène (18) raccordé à la cuve électrolytique, d’une pile à combustible hydrogène (24) alimentée en hydrogène par le réservoir (19) et raccordée au répartiteur électrique (22) qui fournit l’électricité nécessaire au démarrage de la ligne de production et divers usages externes. D - P our ce qui concerne les récupérations thermiques : D’une sortie cheminée (25) d’évacuation fumées chaudes de la chaudière (10) avec un échangeur récupérateur thermique (26) en sortie des gaz de cheminée pour préchauffer et déshydrater les écarts de tri avant broyage dans le tunnel de déshydratation (6) , d’un échangeur récupérateur thermique (27) positionné en sortie sur le poste vapeur (3) du ramollissement des tiges relié à un réchauffeur (28) pour la préchauffe de la ligne (4), d’un échangeur récupérateur thermique (29) positionné sur la sortie de la ligne de production (4) qui est relié à un échangeur thermique pour le préchauffage de la colle et situé dans le réservoir de colle (30) ou du liant des tiges miscanthus thermo compressées sur la ligne (4). E - pour ce qui concerne la récupération des condensats et de l’eau Un condenseur à eau (31) récupérant l’eau sur les vapeurs d’eau du tunnel de déshydratation (6), un condenseur à eau (32) récupérant l’eau des vapeurs d’eau des fumées en sortie du récupérateur thermique (26), un condenseur à eau (33) récupérant l’eau sur les vapeurs d’eau en sortie du récupérateur thermique (27) du poste de ramollissement des tiges, un récupérateur d’eau (34) en sortie de la pile à hydrogène, une cuve à eau centralisée (35) alimentée par les récupérateurs d’eau (31,32,33,34) F - pour ce qui concerne la récupération et transformation des rejets CO2 Un filtre récupérateur séparateur (36 ) des rejets CO2 des fumées alimentant en CO2 un photo-bioréacteur à algues (37) transformant les rejets CO2 en bio composant à base d’algues qui sont stockées dans le réservoir à algues (38). Suite à un siècle et demi d’industrialisation et de rejets CO2 accumulés sur l’utilisation abyssale d’énergies fossiles, l’auto emballement de la planète est maintenant amorcé. Cet auto emballement (vérifiable par « incendies forêts, fonte du permafrost, sécheresse… ») augmente actuellement de 6%/an et annule déjà les économies annuelles sur les rejets CO2 anthropiques. Les objectifs de réduction de 50% de nos rejets CO2 pour 2030 et la neutralité carbone programmée à 2050 sont des objectifs qui arriveront donc bien trop tard pour éviter de franchir la phase irréversible d’auto emballement du réchauffement de la planète. Il devient donc urgent de ne pas franchir ce cap irréversible et de trouver des solutions de CDR pour décarbonner le passif des 500 GT des rejets CO2 anthropiques accumulés. Ainsi, il nous a semblé utile et primordial d’étendre le savoir faire du procédé de fabrication d’un profilé miscanthus à une innovation d’un procédé en puits carbone (CDR ).La présente invention relève ainsi ce défit en captant et fixant 38 GT de CO2/an en puits carbone dés 2035. Pour la solution de l’invention, nous avons choisi la culture du miscanthus et sa transformation en matériau pérenne par ses qualités à pouvoir stocker durablement le carbone du CO2 capté par la photosynthèse du miscanthus. Ce matériau réputé imputrescible et non inflammable de par son procédé de fabrication et/ou d’utilisation devient ainsi un des plus puissant puits carbone d’origine naturelle. En effet, le miscanthus capte 72 T de CO2 / an et par hectare en cumulant la partie aérienne à la rhisodéposition , soit 5,6 fois plus qu’un hectare de forêt adulte. De plus, le miscanthus contient environ 5% de carbone en plus que le bois forestier ce qui le rend performant en puits carbone et en production d’hydrogène dans le vapocraquage du méthane en thermie pyrolyse. La présente invention se présente en un regroupement de plusieurs technologies pour permettre la transformation du miscanthus en totale neutralité de rejets CO2 pour qualifier le plus puissant puits carbone possible. Au delà de cette neutralité carbone, le matériau miscanthus permet de se substituer à de nombreux autres matériaux tels que « fer, béton, acier… » qui sont très émetteur de CO2. Ainsi, une tonne de matériau miscanthus économise environ 3 à 5 T de Co2 par substitution à d’autres matériaux très émetteurs en CO2 « fer, béton, acier… ». De même, le matériau miscanthus se substitue aussi très avantageusement au bois forestier ce qui permet d’éviter la déforestation liée au besoin de bois d’œuvre. D’autre part, le procédé de la présente invention intègre la thermie pyrolyse afin de produire en masse de l’hydrogène disponible au marché énergétique. Ainsi, la surface de mise en culture et de transformation du miscanthus s’intègre dans un programme 2035 qui sera en capacité de produire 800 MT de H2/ an, soit environ 2,57 fois le programme énergétique annuel sur l’utilisation du pétrole soit : 35MD de barils pétrole/ an en 2017. Cela signifie que, en incluant les économies en substitutions matériaux à additionner à la production de H2, l’on pourrait amplement se passer de l’utilisation des énergies fossiles en 2036. De même, le matériau miscanthus se substitue aussi et très avantageusement au bois forestier à usages de bois d’œuvre. Cela évite la déforestation et permet la poursuite de puits carbone des forêts épargnées. Enfin, la variété de miscanthus giganteus sélectionnée permet sa mise en culture sur des terres : « stériles, semi désertiques, polluées », ce qui permet de ne pas utiliser des terres nourricières pour la production. La présente invention est donc remarquable en ce que chaque pays de la planète peut cultiver et transformer avantageusement le miscanthus en un matériau générateur de profits sociaux économiques avec comme objectif majeur de remettre, pour 2042, la planète en son état carbone climatique d’avant l’ère industriel. Dispositif de Technologie s d’Émissions Négatives de CO2 caractérisé en ce qu’il comporte l’ensemble des éléments suivant s : Une source unique d’approvisionnement en bio masse miscanthus (1) , un poste de tri des écarts du miscanthus (2) , un poste de tiges entières de miscanthus (3), une ligne de transformation (4) des tiges entières de miscanthus thermo compressé es en un agro matériau imputrescible et non inflammable (5) , un tunnel de déshydratation (6) des écarts de miscanthus, un broyeur (7) des écarts de miscanthus, deux vis de compression à débits variables (8), (9) des écarts miscanthus, une chaudière à double combustions dites : « thermique et pyrolyse » (10) , un échangeur thermique (11) de la chaudière, un générateur vapeur (12) , une sortie vapeur (13), une turbine vapeur (14) , un détendeur des vapeurs turbine (15) , un poste de craquage du méthane (16) , un filtre séparatif d’hydrogène vert (17) , un suppresseur d’hydrogène (18) , un réservoir hydrogène pressurisé (19) , une sortie de biochar (20) , un générateur électrique (21) , un répartiteur électrique (22) , une cuve électrolytique (23) à production d’hydrogène, une pile à combustible hydrogène (24) , une sortie cheminée (25) d’évacuation fumées chaudes de la chaudière, un échangeur récupérateur thermique (26) des gaz de cheminée, un échangeur récupérateur thermique des vapeurs turbine (27) , un réchauffeur (28), un échangeur récupérateur thermique (29) de la ligne production, un réservoir de colle (30) , un condenseur à eau (31) des vapeurs d’eau de déshydratation , un condenseur à eau (32) des vapeurs d’eau des fumées de combustion thermique, un condenseur à eau (33) des vapeurs d’eau de la turbine vapeur, un récupérateur d’eau (34) de la pile à hydrogène, une cuve à eau centralisée (35) , un filtre récupérateur (36) du CO2 des fumées de combustion thermique, un photo-bioréacteur à algues (37), réservoir à algues (38) .