Reformage & Gazéification

La plateforme 3 est dédiée à l’optimisation de nouvelles technologies permettant d’accentuer le taux de gaz de synthèse (syngas) produit à partir de la biomasse non homogène ainsi que sur la conversion du syngas en produits chimiques à haute valeur ajoutée tels les carburants. Deux technologies principales sont utilisées pour ces conversions: la gazéification et le reformage.

Un des projets en cours à la CRIEC-B, en partenariat avec Enerkem, a comme objectif convertir le carbone résiduel sous forme de goudrons (hydrocarbures aromatiques polycycliques) et de hydrocarbures légers issu du procédé de gazéification du bois et des résidus solides municipaux (MSW) en gaz de synthèse. Le procédé développé à la chaire schématisé ci-dessous utilise le char également issu du procédé de gazéification comme catalyseur à faible coût pour la conversion.

L’équipe a optimisé le design et les conditions opératoires du procédé et ils ont été capables de convertir jusqu’à 85% des goudrons à des températures inférieures à 900°C! Seulement le naphtalène et le xylène n’ont pas été convertis. Cependant, ils sont moins toxiques et peuvent être récupérés et disposés de façon sécuritaire. De plus, des conversions supérieures à 30% des hydrocarbures légers ont aussi été obtenues.

Un autre projet de la plateforme 3 est le reformage à sec du méthane par voie électrocatalytique. La technologie utilisée, initialement développée par notre partenaire industriel Hydro Québec, permet la conversion du méthane et du dioxyde de carbone, les deux principaux gaz à effet de serre, en gaz de synthèse en utilisant un catalyseur à base de fer à très faible coût et qui peut facilement être acheté à la quincaillerie : la laine d’acier! L’électricité renouvelable peut être utilisée dans le procédé pour fournir de l'énergie à la réaction et pour chauffer spécifiquement certaines parties du catalyseur. Ceci permet également le stockage chimique de l’électricité renouvelable. La vidéo ci-dessous montre le fonctionnement de cette technologie.

L’équipe de la CRIEC-B a optimisé le procédé et développé une méthode d’activation du catalyseur qui permet son utilisation pendant plus de 200 h sans désactivation avec des conversions du méthane et du dioxyde de carbone supérieures à 99%! Cette méthode d’activation a donné suite à un brevet.

L’équipe de la chaire a travaillé sur la mise en échelle de cette technologie et a conçu un pilote avec une capacité de conversion de 40L/min de gaz à effet de serre. Le montage utilisé pour l’optimisation du procédé ainsi que le pilote 40L/min sont illustrés ci-dessous. Des parties importantes du montage tel le four, la partie centrale du réacteur ainsi que les échangeurs de chaleur ont été faites à la CRIEC-B afin de maximiser le taux de conversion des réactifs et de minimiser les coûts du montage. Le pilote est actuellement en cours de troubleshooting et sera opérationnel au printemps 2018 ! La mise en œuvre de ce réacteur a été une grande réussite de notre équipe et les résultats des tests avec ce pilote seront utilisés pour la construction d’un deuxième pilote avec une capacité de 200-400L/min.

(gauche) Montage utilisé pour développement et optimisation du procédé; (droite) Pilote avec capacité de conversion de 40L/min de gaz à effet de serre.