Démonstrateur DENOBIO : une collaboration innovante pour la méthanation biologique en Hauts-de-France

Début 2023, GRDF a lancé un appel à projets co-porté et co-financé avec la région Hauts-de-France pour soutenir le développement d'un premier démonstrateur de méthanation biologique adapté aux unités de méthanisation agricole. Cet appel avait pour objectif de stimuler l'innovation dans le domaine de la méthanation, en valorisant le CO₂ biogénique de méthanisation et en résolvant des défis techniques de ce couplage. Le projet lauréat, installé sur l'unité de méthanisation Energia Thiérache à Lesquielles-Saint-Germain (02) et porté par ENOSIS, incarne cette vision en combinant expertise technologique et collaboration locale.  

Un appel à projets pour accélérer la méthanation biologique à la ferme  

L'appel à projets, ouvert du 23 janvier au 31 mars 2023, visait à optimiser les procédés de méthanisation. Son principal objectif était de valoriser le bioCO₂ en le réinjectant dans un processus de méthanation. Cette approche permet de créer une boucle de valorisation du carbone et de produire davantage de gaz vert.  

L'ambition est d'aller encore plus loin en injectant directement le biogaz dans le processus de méthanation, éliminant ainsi l'étape d'épuration souvent coûteuse en énergie. Cette innovation doit être validée à l'échelle industrielle avant d'envisager son déploiement commercial.  

Pour concrétiser ces objectifs ambitieux, le projet démonstrateur Denobio s'attache à lever les verrous techniques actuels et à explorer les synergies possibles entre la méthanation biologique et les différentes étapes du processus de méthanisation. Les chercheurs étudient notamment de nouvelles configurations de réacteurs, ainsi que des stratégies de gestion des effluents. Ces avancées technologiques pourraient ouvrir la voie à des installations de méthanisation plus efficaces et plus durables.  

Cet appel à projets s'adressait aux développeurs et fournisseurs de systèmes de méthanation biologique capables de réaliser un démonstrateur. Il complétait un précédent appel à manifestation d'intérêt destiné aux agriculteurs souhaitant accueillir un tel démonstrateur.   

ENOSIS : entreprise lauréate et pionnière de la méthanation biologique en France  

ENOSIS se distingue dans le secteur des énergies renouvelables en développant des technologies avancées pour produire du gaz vert à partir de CO₂ et d'hydrogène. L'objectif principal de l'entreprise est de remplacer le méthane fossile par du méthane renouvelable et bas-carbone, en s'inscrivant dans une logique d'économie circulaire locale. ENOSIS transforme le CO₂ biogénique en méthane de synthèse grâce à sa technologie de méthanation biologique, contribuant ainsi à réduire les émissions de CO₂ fossile et à renforcer la souveraineté énergétique.  

Fondée par Vincent GUERRE, Président, et Stéphane PALMADE, Directeur Technique, ENOSIS réunit une équipe d'ingénieurs spécialisés en génie des procédés chimiques et biologiques. L'entreprise travaille en collaboration avec des installations de méthanisation et des sites de traitement des déchets, fournissant des solutions innovantes qui augmentent la production de biométhane et permettent de stocker l'excédent d'électricité renouvelable sous forme de gaz. Grâce à ces partenariats, ENOSIS souhaite jouer un rôle crucial dans la transition énergétique et la gestion durable des ressources.  

DENOBIO : quand synergie agricole et industrielle accélère la transition énergétique en Hauts-de-France  

Le projet DENOBIO, soutenu par la Région Hauts-de-France et GRDF, marque une avancée dans le domaine de la méthanation biologique.  Ce projet illustre parfaitement comment une synergie entre l'agriculture locale et l'industrie peut conduire à des solutions énergétiques durables et innovantes, tout en renforçant le tissu économique régional et en répondant aux défis environnementaux.  

“Dans le cadre de l'appel à projets, la Région Hauts-de-France soutient activement le développement de solutions énergétiques innovantes sur son territoire, en apportant une contribution financière significative. Cette démarche s'inscrit dans une volonté de promouvoir la transition énergétique et de renforcer l'indépendance énergétique régionale. »

Frederic MOTTE, conseiller délégué à la transformation économique de la Région Hauts-de-France – Président de la mission Rev'3.   

Le démonstrateur lié à cet appel à projets est installé sur l'unité de méthanisation de Lesquielles-Saint-Germain. L'unité de méthanisation, portée par quatre agriculteurs de Thiérache, illustre une collaboration innovante entre l'agriculture locale et le monde de l'industrie.  

Technologie de pointe pour la méthanation   

Principe  

En collaboration avec le laboratoire toulousain TBI, ENOSIS a développé une technologie de méthanation biologique adaptée au traitement du CO₂. Il s'agit d'une technologie innovante, qui a la particularité de mettre en œuvre une culture mixte de micro-organismes thermophiles (50°C à 70°C) dans un réacteur biologique optimisé breveté. Dans ces conditions, elle permet de convertir en méthane le CO₂ contenu dans différents types de gaz et présente une grande résilience aux impuretés que ces derniers peuvent contenir, limitant ainsi le besoin de pré-traitement. Résistante aux variations de charge, elle offre des conditions opératoires flexibles, autorisant un fonctionnement intermittent.  

État d'avancement & résultats 

Entre 2015 et 2019, ENOSIS et TBI ont développé la technologie en laboratoire, via des travaux de modélisation et de simulation concomitamment à l'exploitation d'un pilote (plus de 18 000 heures d'essais). Ces travaux ont permis de concevoir et de breveter une architecture de réacteur innovante permettant d'optimiser le taux de conversion des gaz et d'intensifier le procédé, tout en limitant les consommations énergétiques de la méthanation. 

En 2020, ENOSIS a démarré son programme d'industrialisation, organisé en trois jalons. L'exploitation, pendant 18 mois, d'une unité pilote semi-industrielle, BIMOTEP, couplée à une unité de micro-méthanisation a permis de convertir 2 Nm³/h de biogaz brut en méthane de qualité réseau. Au cours de plus de 6 000 heures de fonctionnement, ces tests ont démontré l'efficacité de la technologie en conditions opérationnelles à une échelle semi-industrielle.  

Poursuivant cette lancée, le programme DEMETHA, qui s'est déroulé jusqu'au 30 juin 2023, a exploité une unité pilote de méthanation biologique deux fois plus grande que celle de BIMOTEP. Couplée à un électrolyseur et une unité de méthanisation traitant des ordures ménagères, DEMETHA a visé à optimiser le transfert gaz-liquide et le pilotage du système intégré.  

DENOBIO, un démonstrateur de taille industrielle  

Ces deux programmes ont posé les bases du projet DENOBIO, qui ambitionne de relever de nouveaux défis en matière de méthanation biologique, notamment en atteignant une taille représentative des unités industrielles et en explorant les synergies entre méthanisation et méthanation pour maximiser l'efficacité et la durabilité du procédé.  

DENOBIO va ainsi valoriser 20 Nm³/h de CO₂ en méthane renouvelable injecté dans le réseau. Le démonstrateur sera alimenté dans un premier temps avec le off-gas issu de l'épuration du biogaz en biométhane, puis dans un deuxième temps avec du biogaz brut, le débit de gaz traité passant alors à 50 Nm³/h. 

Pour suivre les avancées de ce projet et découvrir comment la méthanation biologique révolutionne le secteur énergétique, restez connectés sur le site d'ENOSIS.