L'éther diméthylique pourrait changer la donne pour l'économie de l'hydrogène
Un nouveau procédé révolutionne la production
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Pour assurer sa sécurité énergétique et atteindre ses objectifs en matière de protection du climat, l'Allemagne importera à l'avenir de grandes quantités d'hydrogène. L'éther diméthylique (DME) est un gaz respectueux de l'environnement, non toxique, efficace et économiquement attractif, très prometteur en tant que source d'énergie pour l'hydrogène et ses dérivés. L'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (ISE) a mis au point un nouveau procédé de synthèse particulièrement économe en énergie pour sa production, qui pourrait changer la donne pour la production de DME et donc pour l'économie de l'hydrogène. Dans le cadre du projet international "Power-to-MEDME", l'ensemble de la chaîne de processus pour la production à grande échelle de méthanol et de DME au Chili a été étudié sur cette base.
"L'éther diméthylique est le champion caché de l'économie de l'hydrogène, non seulement parce qu'il a une densité énergétique volumétrique nettement supérieure à celle de l'ammoniac, qui a été le carburant le plus utilisé jusqu'à présent, ce qui en fait un candidat idéal pour l'importation. Il s'agit également d'une alternative renouvelable aux matières premières fossiles en tant que molécule plateforme dans des domaines tels que l'industrie chimique et la mobilité", explique le Dr Elias Frei, chef de la division Hydrogène du Fraunhofer ISE. L'institut souhaite donc collaborer avec l'industrie sur un nouveau thème clé afin de promouvoir les nouvelles applications du DME et les développements du marché rendus possibles par les résultats de la recherche actuelle.
Le marché du DME, qui représente actuellement plus de 5 millions de tonnes par an, connaîtra une croissance considérable grâce à de nouvelles applications (par exemple, le mélange dans le gaz de pétrole liquéfié, GPL, et la molécule plate-forme pour les carburants). "Le marché mondial du GPL représente environ 200 millions de tonnes par an. À cela s'ajoute le marché de la production de carburants durables pour l'aviation, qui devrait atteindre 400 millions de tonnes par an d'ici 2050. Cela montre l'énorme potentiel du DME", explique Achim Schaadt, chef du département des produits de synthèse durables.
Un nouveau procédé révolutionne la production
Le DME n'est pas un gaz inconnu : de nombreuses personnes le connaissent en tant qu'agent propulseur dans les déodorants, et il est déjà utilisé comme solvant et réfrigérant. Cependant, le DME est actuellement produit au moyen d'un processus complexe et gourmand en énergie, ce qui réduit l'efficacité globale de la conversion de l'énergie renouvelable en DME. C'est là qu'intervient le procédé INDIGO mis au point par le Fraunhofer ISE : la synthèse et la distillation simultanées simplifient considérablement le procédé, augmentant l'efficacité et réduisant les coûts de plus d'un quart par rapport au procédé de synthèse conventionnel du DME. Le procédé nécessite moins d'énergie car la chaleur dégagée par la réaction s'écoule directement dans la colonne de distillation. Comme il s'agit d'un procédé à faible consommation d'énergie, il est particulièrement adapté aux régions éloignées. Dans le pays importateur, le DME peut ensuite être retransformé en hydrogène avec un rendement maximal, par exemple dans un processus de reformage à la vapeur. Le projet de recherche "Power-to-MEDME" a montré que dans les six cas analysés, le procédé INDIGO est plus rentable que la référence conventionnelle. L'outil de simulation Syn2X a été utilisé pour modéliser le fonctionnement dynamique à charge partielle de l'usine de méthanol afin d'obtenir des données d'exploitation pratiques dans des conditions de charge fluctuantes.
Production de DME prévue au Chili
Le projet de recherche international "Power-to-MEDME" vise à exploiter le potentiel du Chili pour la production de sources d'énergie neutres en CO2 à l'aide du nouveau procédé INDI-GO. Les conditions nécessaires ont été créées dans le cadre de ce projet. La prochaine étape consistera à mettre en place une installation pilote pour la production de méthanol vert et de DME de l'ordre du mégawatt.
L'équipe de recherche soutient ce projet en analysant toutes les étapes du processus et en développant et testant des matériaux. L'objectif est de réduire encore les coûts en augmentant l'efficacité et en optimisant l'intégration des différents processus.
Le Fraunhofer ISE a effectué une analyse de localisation afin de déterminer quels sites au Chili sont particulièrement adaptés à la production d'énergie renouvelable et à la mise en place d'une production à grande échelle de dérivés verts de l'hydrogène. Selon cette analyse, la région d'Antofagasta, dans le nord du pays, présente un grand potentiel, car elle produit déjà de tels excédents d'énergie solaire (photovoltaïque et solaire thermique concentrée) que son injection dans le réseau doit être limitée. Outre l'utilisation plus efficace de l'électricité et la création de valeur locale, le projet contribue également au développement de la région grâce au transfert du savoir-faire technologique allemand", explique Robert Szolak, chef du département "Produits de synthèse durables".
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