Au cours des dernières décennies, la forte consommation d’énergie à partir de combustibles fossiles a favorisé une augmentation massive des émissions de gaz à effet de serre dans le monde. Pour résoudre ce problème, des scientifiques ont recherché une source d’énergie alternative et renouvelable.
L’un des principaux candidats est l’hydrogène produit à partir de déchets organiques, ou biomasse, de plantes et d’animaux. La biomasse absorbe, élimine et stocke également le CO2 de l’atmosphère, tandis que la décomposition de la biomasse peut également nous ouvrir la voie à des émissions négatives ou à l’élimination des gaz à effet de serre.
Aujourd’hui, des chercheurs de l’EPFL ont développé un moyen de maximiser les rendements en hydrogène des biodéchets en quelques millisecondes. La méthode utilise une photo-pyrolyse rapide pour convertir les poudres de biomasse séchées telles que la peau de banane en gaz et solides précieux, y compris l’hydrogène et le biochar.
Une méthode déjà testée sur d’autres applications
La nouvelle méthode développée par les scientifiques de l’EPFL pour la photo-pyrolyse de la biomasse produit non seulement du gaz de synthèse précieux, mais également du biochar de carbone solide qui peut être réutilisé dans d’autres applications.
Le gaz de synthèse est un mélange d’hydrogène, de méthane, de monoxyde de carbone et d’autres hydrocarbures, et ceux-ci sont utilisés comme « biocarburant » pour produire de l’énergie, tandis que le biochar est souvent considéré comme un déchet de carbone solide bien qu’il puisse être utilisé dans des applications agricoles.
La méthode effectue une pyrolyse à la lampe à l’aide d’une lampe au xénon, couramment utilisée pour le séchage des encres métalliques pour l’électronique imprimée. L’équipe a également utilisé le système au cours des dernières années à d’autres fins, comme la synthèse de nanoparticules.
100l d’hydrogène à partir de chaque kilo de biomasse
L’idée est de générer un puissant tir de lampe, que la biomasse absorbe et qui déclenche instantanément une conversion photothermique de la biomasse en gaz de synthèse et biochar.
Les peaux de banane ont d’abord été séchées à 105°C pendant 24 heures puis broyées et tamisées en une fine poudre. La poudre a ensuite été placée dans un réacteur en acier inoxydable à vitre standard à pression ambiante et sous atmosphère inerte. La lampe au xénon clignote et tout le processus de conversion est terminé en quelques millisecondes.
« Chaque kg de biomasse séchée peut générer environ 100 litres d’hydrogène et 330 g de biochar, ce qui représente jusqu’à 33% en poids de la masse de peau de banane séchée d’origine« , explique Bhawna Nagar, qui a travaillé sur l’étude. La méthode a également eu un résultat énergétique calculé positif de 4,09 MJ·par kg de biomasse séchée.
Des produits finaux utiles
Les deux produits finaux de la méthode, c’est-à-dire l’hydrogène et le biocharbon de carbone solide, sont précieux. L’hydrogène peut être utilisé comme carburant vert, tandis que le biocharbon de carbone peut être soit enterré et utilisé comme engrais, soit utilisé pour fabriquer des électrodes conductrices.
« La pertinence de notre travail est encore renforcée par le fait que nous capturons indirectement les réserves de CO2 de l’atmosphère pendant des années« , déclare Bhawna Nagar. « Nous avons converti cela en produits finaux utiles en un rien de temps en utilisant une lampe flash au xénon. »
