C’est une initiative qui s'inscrit dans le foisonnement de recherches visant à capturer et à transformer le CO2. Veolia, le Collège de France, le CEA et le SIAAP (Syndicat interdépartemental pour l'assainissement de l'agglomération parisienne) se sont regroupés pour développer une technologie de capture et de recyclage du CO2 à la sortie des stations d’épuration. Les boues représentent une manne, car elles libèrent une certaine quantité de méthane (CH4), principal composant du gaz naturel.
Cependant, le méthane ne représente que 40% des émanations à la sortie des fermenteurs des stations d’épuration. Les autres émissions sont notamment celles de CO2. L’objectif du projet de Veolia et de ses partenaires est de transformer ce dioxyde de carbone en méthane et méthanol. A la clé, une réduction l’empreinte environnementale des stations d’épuration doublée d'une production d'énergie.
Un procédé en deux étapes
Pour recycler le CO2, les ingénieurs prévoient un processus en deux étapes, en transformant d’abord le CO2 en acide formique grâce à une électrolyse (procédé électrochimique). Dans un second temps, cet acide formique est transformé en méthane ou en méthanol, par le biais d'un procédé thermochimique.
La transformation du CO2 en méthane peut se réaliser en une seule étape grâce à l’électrolyse du CO2. Mais cette technique « donne très rarement du CH4 et avec des rendements limités », constate auprès de L’Usine Nouvelle Marc Fontecave, directeur du laboratoire de chimie des processus biologiques au Collège de France. Produire du méthane en deux étapes sera donc plus efficace. Au sein du projet, « l’idée est de construire un réacteur qui combine les deux réactions permettant de transformer le CO2 en méthane plus efficacement qu'on ne le ferait en électroréduction directe du CO2 », ajoute Marc Fontecave.
Une dizaine d'ingénieurs mobilisés
La recherche sur la transformation du CO2 en acide formique sera réalisée par le Collège de France. Aussi appelé acide méthanoïque, l'acide formique est constitué des mêmes atomes que le CO2 mais avec deux atomes d'hydrogène en plus (il est notamment utilisé pour la fabrication du cuir). Le CEA sera en charge du développement de la deuxième étape, la transformation de l’acide formique en méthane ou méthanol. Le méthanol est très recherché comme carburant, mais aussi pour des usages dans la peinture et la plasturgie.
Un peu moins d’une dizaine de personnes travaille sur ce projet. « Les deux procédés sont catalytiques. Il faut des catalyseurs dans les deux cas, ajoute Marc Fontecave. Une partie de la recherche consiste à trouver les bons catalyseurs pour faire les deux transformations. » Le projet devra également évaluer le coût énergétique de cette technologie. Le carbone étant une molécule très stable, sa transformation nécessite une grande quantité d'énergie.
Calendrier de trois ans
Le projet n’est pour l’instant qu’au stade de recherche et développement, mais les quatre partenaires se donnent trois ans pour démontrer l'intérêt de leur technologie. « Le financement sur cette durée s’élève à un million d’euros, essentiellement assuré par Veolia et le SIAAP, mais le CEA et le Collège de France participent également », explique à L’Usine Nouvelle Jean-François Nogrette, directeur de la zone France et déchets spéciaux Europe chez Veolia. La station de Valenton (Val-de-Marne), gérée par le SIAAP, a été choisie comme lieu d’expérimentation du projet.
Les ingénieurs ne se sont pas prononcés sur les volumes de méthane ou méthanol que leur technologie sera en mesure de produire. Tenus par la confidentialité de ce projet « original », ils n’ont pas donné plus d’éléments techniques, dans un contexte de forte compétition internationale. « De nombreux pays s’intéressent à la stratégie CCUS [Carbon capture, utilisation and storage, ndlr], ajoute Marc Fontecave. On peut citer la Norvège avec les projets capture de CO2 de TotalEnergies, les Etats-Unis qui ont de très bons laboratoires dans l’électrolyse du CO2, le Canada et la Chine. »
