> Recherche sur le reformage du méthane - fev 2006

Des chercheurs des universités de Leeds, Bath et Imperial College travaillent sur des méthodes pour améliorer la formation d’hydrogène à partir du méthane. Ce projet est financé par le CRYSTAL Faraday Partnership de l’Engineering and Physical Science Research Council (EPSRC) spécialement dédié à la chimie verte. Ce procédé de séparation du carbone et de l’hydrogène est appelé reformage. Il implique un contact entre de la vapeur d’eau et du méthane à haute température.

Lors du procédé, trois réactions peuvent se produire :
 le méthane peut être converti en monoxyde de carbone et hydrogène,
 le monoxyde de carbone réagit avec la vapeur pour produire du dioxyde de carbone et de l’eau,
 le méthane peut être directement converti en dioxyde de carbone et hydrogène.

Cependant, ces réactions sont toutes réversibles et équilibrées, ce qui signifie que si les cinq composants sont présents dans le système, ils vont continuellement se recombiner. La proportion de chaque constituant dépend de la température du système. Dans cet équilibre chimique, le principal problème est que les deux réactions qui produisent de l’hydrogène sont endothermiques, c’est-àdire nécessitant un apport d’énergie. Ainsi le taux d’hydrogène produit est faible à moins que la température du système soit très élevée (environ 1 000 °C). La principale technique utilisée pour améliorer ce taux de production à basse température est d’enlever un des réactifs du système. Le système cherchant à retrouver son équilibre va donc réagir de façon à compenser la perte du constituant. Si la recherche s’est principalement intéressée jusqu’à présent à la capture de l’hydrogène à l’aide de membranes sélectives, les chercheurs de l’Université de Leeds cherchent à capturer le dioxyde de carbone. En effet, la séparation de l‘hydrogène est un procédé difficile. La séparation du CO2 permet un débit de réaction plus élevé et l’hydrogène produit, moins pur que s’il avait été séparé, reste plus pur que celui obtenu par reformage classique. L’autre avantage du système est que la température du procédé est de 400-500 °C contre 1 000 °C pour un reformage conventionnel.

L’équipe de Leeds travaille sur un réacteur à flux pneumatique pour réaliser la réaction. Ce réacteur est composé d’un lit fixe de granulés de catalyseur qui sont traversés par les gaz réactifs. Ce réacteur utilise aussi des particules de 150 µm qui adsorbent (fixent sur leur surface) le CO2. Ces particules, après avoir adsorbé le CO2, sont séparées des gaz produits et sont chauffées afin de récupérer le dioxyde de carbone. Ainsi recyclées, elles sont réutilisées dans le réacteur. L’intérêt du procédé d’adsorption est qu’il est continu permettant une plus grande efficacité et facilitant le contrôle et l’extrapolation du système.

L’équipe de l’Université de Bath s’intéresse essentiellement aux particules adsorbantes. En particulier sur la durabilité et le nombre de cycle d’adsorption et de régénération que peuvent supporter les différents matériaux. Les matériaux étudiés jusqu’à présent sont des hydrotalcites (forme hydratée d’un carbonate basique d’aluminium et de magnésium).

Une fois que le concept sera validé par le réacteur pilote, les équipes de recherche vont s’intéresser plus précisément aux catalyseurs pour accélérer la production d’hydrogène. Cette première étape de recherche devrait être complétée en novembre 2006. Les chercheurs devraient ensuite rechercher des partenaires commerciaux pour de futurs développements. Il est a noter que ces recherches peuvent avoir des applications intéressantes pour les technologies de capture et de stockage du CO2.

Auteur : Mathieu Daoudi

Sources : The Engineer, press release,13/02/06, www.e4engineering.com ; Université de Bath, www.bath.ac.uk ; Université de Leeds, www.leeds.ac.uk