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Andreas Bittig: Alors que de nombreux projets et activités sont en cours pour le chauffage et la mobilité, la décarbonisation des processus industriels à haute température, qui reposent souvent sur le gaz naturel, occupe encore une niche. Avec la pyrolyse du méthane, l'ApDI a l'intention d'utiliser et de développer une nouvelle technologie intéressante pour de telles applications. Ce qui est passionnant, c'est que cette technologie permet de décarboniser le gaz naturel fossile, ce qui permet une réduction rapide des émissions de CO2, et qu'elle entraîne même des émissions négatives si l'on utilise du méthane renouvelable..
Comment le méthane synthétique peut-il permettre des émissions négatives de CO2?
Christian Bach: Le méthane synthétique est produit à partir d'hydrogène renouvelable et de CO2 de l'atmosphère et peut être transporté à bas prix dans le monde entier. Afin d'empêcher la formation de CO2 lors de l'utilisation du méthane, le carbone est préalablement séparé – sous forme solide! – de la molécule de CH4 à l'aide de ce que l'on appelle la pyrolyse. Celui-ci peut alors être utilisé comme nouvelle matière première dans la construction et l'agriculture. Ainsi, nous n'utilisons que la partie hydrogène du méthane synthétique à des fins énergétiques. Au total, du CO2 est donc prélevé dans l'atmosphère pour la production de méthane synthétique, qui est ensuite stocké sous forme de carbone solide dans la construction ou l'agriculture – et n'a donc plus d'impact sur le climat.
Christian Bach: Lors de la production de méthane synthétique, près de la moitié de l'énergie est perdue, et encore un tiers à cause de la séparation du carbone. Ce qui semble être une catastrophe du point de vue de l'efficacité fait quand même sens, notamment lorsque la production de méthane a lieu dans des régions où l'énergie est disponible en abondance. C'est le cas dans la Sun Belt qui entoure le globe. Le rayonnement solaire y est deux fois plus élevé que chez nous, et il y a d'immenses surfaces inhabitables et inutilisées. Pour le transport, il est en outre possible d'utiliser l'infrastructure déjà existante. Le doublement du rayonnement solaire dans la ceinture solaire de la Terre signifie un rendement nettement plus élevé par mètre carré de cellules photovoltaïques que chez nous. Cela relativise les pertes énergétiques élevées de cette approche.
Que faut-il pour que ce système mondial devienne réel?
Andreas Bittig: La pyrolyse du méthane est considérée comme l'un des procédés de production d'hydrogène les plus rentables. Cette technologie est sur le point d'être mise en œuvre à l'échelle industrielle. Pour que le système global devienne réel, il faut des installations de démonstration, comme celle prévue à Zoug, afin d'acquérir des données et du savoir-faire. Tech Cluster Zug AG fournit l'écosystème pour la démonstration de l'approche. Nous voyons tout à fait le démonstrateur de Zoug comme le début d'une industrialisation de ce système, car nous sommes très bien placés grâce à une étroite collaboration entre l'industrie et la recherche.
Une installation de démonstration au Tech Cluster de Zoug
L'Association pour la décarbonisation de l'industrie (ApDI) a été fondée au printemps 2022. Parmi les membres de l'association figurent des représentants de l'industrie, de l'approvisionnement en énergie, du secteur financier et de la recherche. L'une des activités principales de l'association consiste à mettre en place dans les années à venir une installation de démonstration dans le Tech Cluster de Zoug, dans laquelle le méthane (CH4) est décomposé par pyrolyse en ses composants hydrogène (H2) et carbone solide (C(s)). L'hydrogène produit par pyrolyse doit remplacer le gaz naturel fossile dans les fours d'émaillage de V-ZUG SA. Pour le carbone solide ou en poudre, des applications sont développées et validées dans le domaine de la construction et de l'agriculture – par exemple en tant qu'additif dans les matériaux de construction ou pour enrichir l'humus. La particularité de cette nouvelle approche : si l'on utilise du méthane synthétique à la place du gaz naturel fossile pour la pyrolyse, les émissions de CO2 sont globalement négatives (voir interview). Mais comme l'industrie suisse a à elle seule besoin d'environ 20 TWh d'énergie par an, le potentiel de production nationale d'hydrogène renouvelable ou de méthane synthétique n'est pas suffisant pour couvrir ces besoins. La situation est différente dans la Sun Belt de la Terre: Des importations de sources d'énergie synthétiques en provenance de régions ensoleillées pourraient couvrir les besoins en énergie renouvelable et fournir de nouvelles ressources pour la construction et l'agriculture – et ce avec des émissions de CO2 négatives (voir graphique au-dessus). Dans le cadre d'ApDI, l'Empa contribue à la fois par son expertise orientée vers les applications dans le domaine des sources d'énergie synthétiques (par exemple dans le démonstrateur de mobilité move) et par ses connaissances des matériaux dans les domaines du béton et de l'asphalte. Il s'agit ici de l'utilisation du carbone obtenu à partir du méthane synthétique.