Gestion du méthane – De l’extraction de Bitcoin à la production de carburant d’aviation durable

Transformer le méthane d’une bombe climatique en ressource

Methane (CH₄), principal composant du gaz naturel, est un gaz à effet de serre (GES) 28 fois plus puissant que le CO2. Ainsi, les émissions de méthane peuvent accélérer le réchauffement climatique à court terme. La seule « bonne nouvelle », c’est qu’il ne reste que 12 ans dans l’atmosphère au lieu de plusieurs siècles pour le CO2.

Mais même lorsqu’il est finalement détruit dans la haute atmosphère, il provoque toujours un effet de serre en se transformant en CO2.

Ainsi, les émissions de méthane sont tout aussi, voire plus importantes que les émissions de CO2 en matière de climat, ce qui en fait l’un des gaz à effet de serre les plus importants.

Source: EPA

Le méthane est produit à partir de nombreuses sources, dont beaucoup sont directement liées aux activités humaines.

La première provient des combustibles fossiles, les fuites de gaz naturel étant la source principale, mais aussi les fuites des mines de charbon et des gisements de pétrole.

Une autre provient de l’agriculture, qui se produit lorsque la matière organique fermente en l’absence d’oxygène. Cela se produit principalement dans le système digestif des ruminants comme les bovins, les moutons et les chèvres (fermentation entérique). Cependant, cela peut également se produire dans les rizières inondées et tout tas de matière organique mal oxygéné.

Enfin, une autre source majeure sont les décharges, riches en matière organique enterrée qui se décompose en méthane. Les stations d’épuration des eaux usées constituent une source similaire de matière organique qui produirait du biogaz si elle était laissée intacte.

Source: EPA

Le méthane pourrait poser un problème encore plus important en raison du « glace de feu », une forme de méthane solidement gelé (hydrates de méthane) que l’on trouve dans les profondeurs océaniques, ainsi que des dépôts de méthane enfermés dans la glace de l’Arctique.

Le réchauffement climatique pourrait déstabiliser ces réserves naturelles de méthane, entraînant davantage d’émissions, davantage de réchauffement, davantage de déstabilisation, dans une boucle de rétroaction catastrophique. Nous avons abordé ce sujet plus en détail dans « La gestion du méthane pourrait être la clé pour atteindre les objectifs climatiques – D’où vient-il et que fait‑on ? ».

Mais cela ne doit pas être uniquement sombre. Le méthane est une ressource énergétique précieuse et une source puissante de matière organique pouvant être utilisée à des fins industrielles.

Une nouvelle méthode récemment découverte pourrait même aider à transformer le méthane provenant des décharges en carburant d’aviation durable.

Des déchets au carburant d’aviation

Un problème clé de l’utilisation du biogaz est qu’il nécessite l’une des deux options :

1. Construire un vaste réseau de pipelines pour le transporter vers les centres industriels et urbains afin de remplacer le gaz naturel provenant des combustibles fossiles.
2. Trouver un moyen de l’utiliser sur place.

Cette limitation provient du fait que le biogaz est très volatile et ne peut pas être transporté facilement sous cette forme sur de longues distances. C’est un hydrocarbure très différent avec des chaînes plus longues (comme le pétrole) qui sont faciles à transporter sous forme liquide plus dense.

Parallèlement, certains secteurs économiques sont très difficiles à décarboner, comme l’aviation, qui dépend encore à 100 % d’hydrocarbures liquides pour fournir un carburant suffisamment dense pour alimenter le vol.

Il serait donc très logique de collecter le biogaz provenant des décharges et des stations d’épuration, puis de le transformer en carburant d’aviation précieux.

Nous avons détaillé le biogaz et son utilisation actuelle dans notre article « Biogaz neutre en carbone – Les 5 meilleures actions de biométhane ».

Plasma pour la production de carburant d’aviation

Des chercheurs de l’Université de Sydney, Australie, et de l’Université Xi’an Jiaotong, Chine, ont découvert une façon d’améliorer une méthode utilisant le méthane, appelée plasma atmosphérique non thermique (NTP). Un grand avantage de cette méthode est qu’elle peut prendre du CO2 et du méthane et les transformer en hydrocarbures utiles à température ambiante, ce qui réduit drastiquement le capital nécessaire et la complexité du projet.

Le problème avec le NTP est qu’il ne peut produire que des composés hydrocarbonés très simples comme l’acide formique (HCOOH), l’éthanol (CH3CH2OH), l’isopropanol (CH3CHOHCH3) et l’acide acétique (CH3COOH).

Dans une publication scientifique intitulée « Hydrocarbures à chaîne longue issus de la valorisation du biogaz par plasma non thermique », publiée dans le Journal of the American Chemical Society, les chercheurs ont annoncé qu’ils avaient réussi à générer des hydrocarbures plus complexes en utilisant la méthode NTP.

Source: JACS

Ils ont découvert qu’en utilisant le NTP sur un mélange gazeux riche en méthane et pauvre en CO2, le résultat final contient beaucoup plus d’hydrocarbures complexes. Il produit également des produits gazeux, principalement du syngaz (H2 et CO), ainsi que des alcools et acides en phase liquide.

Le syngaz est la matière première principale pour presque toute l’industrie pétrochimique. Les produits oxygénés, tels que les alcools et les acides carboxyliques, peuvent également être convertis en hydrocarbures saturés à chaîne longue.

Source: JACS

Ainsi, la majeure partie du méthane (biogaz) provenant des décharges peut être convertie en matière première pétrochimique et en hydrocarbures liquides à chaîne longue utilisés pour produire du carburant d’aviation.

Processus efficace et écologique

La cerise sur le gâteau est qu’en contrôlant la concentration de méthane, les chercheurs ont réussi à maîtriser la composition du produit final.

Ainsi, le processus pourrait être affiné davantage pour obtenir l’hydrocarbure exact nécessaire à la production de carburant d’aviation neutre en carbone à partir des émissions de méthane.

Comme le NTP crée un plasma dans des conditions atmosphériques, il ne nécessite ni chaleur ni pression. Cela réduit drastiquement la consommation d’énergie, ce qui signifie que le processus pourrait être entièrement alimenté par des sources d’énergie renouvelable.

La fin des déchets de méthane

Cette nouvelle utilisation du plasma pour transformer le méthane en carburant d’aviation est l’une des nombreuses innovations cherchant à exploiter le méthane qui était jusqu’ici gaspillé.

Un autre exemple de cette innovation est l’utilisation du méthane résiduel pour exploiter le Bitcoin. Cela est particulièrement pertinent pour le méthane provenant de sources telles que les puits de pétrole isolés ou les mines de charbon. Ce type de méthane est généralement brûlé, son énergie gaspillée et une grande partie du méthane est libérée dans l’atmosphère sans être brûlée.

Cela montre comment les critiques à court terme des innovations, comme la consommation d’énergie du Bitcoin et des cryptomonnaies, ou l’impossibilité de rendre le carburant d’aviation « vert », sont souvent myopes et ne tiennent pas compte de la possibilité de synergie entre les nouvelles technologies.

Entreprises d’utilisation du méthane

1. Greenlane Renewables Inc. (GRN.TO)

Greenlane se spécialise dans la mise à niveau du biogaz, c’est‑à‑dire le processus d’ajout de production de biogaz aux installations existantes comme les stations d’épuration ou les décharges. Avec 140 systèmes déployés à l’échelle mondiale, c’est le numéro 1 de l’industrie.

Source: Greenlane

Greenlane se situe largement devant ses concurrents en termes de volume total de biogaz produit avec ses équipements, dépassant même des géants industriels comme Air Liquide. Il convient également de noter qu’à l’exception d’Air Liquide et de Wartsila (pour lesquels le biogaz ne représente qu’une petite partie de l’activité totale), les principaux concurrents de Greenlane comme Prodeval, DMT ou Bright biomethane ne sont pas cotés en bourse.

Source: Greenlane

L’entreprise propose 3 technologies différentes pour la production de biogaz (membranes, lavage à l’eau et PSA – adsorption à variation de pression), chacune étant la mieux adaptée selon les conditions locales et la matière première. Cela permet d’éliminer du gaz les contaminants tels que l’azote, le CO2, l’oxygène ou d’éventuelles impuretés toxiques.

En septembre 2023, Greenlane a lancé une nouvelle gamme de produits avec des conceptions clés en main pour chaque secteur de production de biogaz (résidus de canne à sucre, décharges, fumier, etc.).

C’est le seul fournisseur capable d’offrir les 3 solutions, ce qui en fait un bon choix pour les clients souhaitant adopter la meilleure technologie possible pour leurs circonstances uniques.

Source: Greenlane

Un secteur clé de croissance pour l’entreprise sera le Brésil (puissance agricole mondiale), où elle a récemment signé un accord pour établir une production à grande échelle industrielle.

L’accord a été signé avec ZEG Biogás, détenu à 50 % par VIBRA, auparavant l’unité de distribution de carburant de Petrobras, la compagnie pétrolière nationale. L’objectif est d’atteindre une production sur plus de 75 sites en 5 ans.

Comme il ne produit pas de biogaz mais vend les machines permettant de le produire, Greenlane doit être considéré comme une action de type « pioche et pelle », dont la valeur reflète le rythme d’adoption des solutions de biogaz à l’échelle mondiale. C’est également la plus grande action cotée en bourse de cette catégorie.

En tant qu’entreprise spécialisée dans les solutions d’ingénierie pour collecter le biogaz, Greenlane devrait grandement bénéficier des améliorations constantes de la monétisation et de l’utilisation de cette ressource. Elle peut obtenir du biogaz non seulement des décharges mais aussi de grands sites agricoles, ce qui lui permet de couvrir et d’exploiter 2 des 3 principales sources d’émissions de méthane.

2. Biokraft International AB (BIOGAS.ST)

BioKraft vend et produit du biogaz en Suède (230 GWh de biogaz et bioGNL), en Norvège (155 GWh de bioGNL) et en Corée du Sud (60 GWh de biogaz comprimé).

En avril 2023, l’entreprise a décidé d’entrer sur le marché allemand avec une future production de 240 GWh répartie sur 2 projets prévus pour être achevés en 2025.

Elle possède au total 875 GWh de biogaz et 825 GWh de bioGNL de nouveaux projets en cours, prévus pour être terminés d’ici 2025‑2026.

Cela porterait la capacité de production actuelle de 445 GWh à 1 200 GWh d’ici 2026. L’objectif à long terme de l’entreprise est d’atteindre un total de 3 TWh (3 000 GWh) d’ici 2030. Presque tous les nouveaux projets fourniront leur matière première à partir de fumier et de déchets agro‑industriels.

Source: Biokraft

L’entreprise a subi certaines pertes en raison de faibles prix de vente de l’électricité et du gaz au cours des derniers trimestres, notamment en Scandinavie. Cela fait de l’entreprise partiellement un pari sur un rebond des prix du gaz européen.

Cette offre de méthane pourrait plus tard être davantage exploitée avec le plasma pour la production de carburant d’aviation ou de syngaz, améliorant la rentabilité de ces opérations.

Compte tenu de ses objectifs de croissance agressifs et de sa rentabilité actuelle, Biokraft est le meilleur choix pour les investisseurs prêts à prendre un risque et à parier sur le redressement de l’entreprise, en partie grâce à son expansion vers le marché allemand et peut‑être à un revirement du marché du gaz de l’UE dans son ensemble.