Une matière première issue de l'air : du méthanol vert malgré la pénurie d'eau
Les coûts de production dépendent de l'ensoleillement et du vent
Annonces
Du CO₂ et de l'eau pour produire du méthanol vert à partir de l'air : une étude menée à Jülich montre que cela serait possible même dans les régions du monde confrontées à une pénurie d'eau. Les principaux facteurs déterminants pour les coûts sont des conditions éoliennes et solaires favorables.
Des vagues de chaleur persistantes et des précipitations inférieures à la moyenne au printemps et en été 2026 provoquent une sécheresse marquée, une baisse du niveau des nappes phréatiques et un faible débit des cours d’eau tels que le Rhin en Allemagne et dans toute l’Europe. Parallèlement, la production de matières premières importantes telles que l’hydrogène vert et le méthanol nécessite des quantités considérables d’eau. Si, à l’avenir, les carburants renouvelables doivent être de plus en plus produits dans des régions bénéficiant d’un ensoleillement et d’un vent abondants, la question se pose donc de savoir d’où proviendra cette eau.
Une étude du Forschungszentrum Jülich apporte désormais une réponse : les chercheurs montrent comment produire du méthanol renouvelable même dans des régions souffrant de pénurie d’eau. Le dioxyde de carbone et l’eau de process nécessaires peuvent être extraits ensemble de l’air ambiant.
« Les régions ensoleillées et venteuses offrent des conditions idéales pour la production de carburants verts, mais elles souffrent souvent d’une pénurie d’eau », explique l’auteur principal, Henrik Wenzel, de Jülich Systems Analysis. C’est précisément là qu’intervient le projet de recherche DryHy. Financé par le ministère fédéral allemand de la Recherche, de la Technologie et de l’Espace et coordonné par l’Institut des technologies énergétiques du Forschungszentrum Jülich, ce projet examine la production de méthanol renouvelable dans les régions souffrant de pénurie d’eau dans une perspective globale. L’étude récemment publiée évalue la chaîne de procédés développée à cette fin d’un point de vue technico-économique.
De l’eau et du CO₂ provenant d’une seule et même source
Le concept repose sur le captage direct de l’air (DAC). Un matériau filtrant fixe le dioxyde de carbone tout en absorbant l’humidité présente dans l’air. Ce qui est généralement considéré comme un effet secondaire indésirable devient un avantage dans le concept étudié : l’eau captée entre dans le processus de production de méthanol en même temps que le CO₂. Les chercheurs ont modélisé l’ensemble de la chaîne de processus, y compris la production d’électricité renouvelable, l’électrolyse, le stockage d’énergie, l’utilisation de la chaleur et le refroidissement, sans consommation d’eau supplémentaire.
L’analyse porte sur plus de 20 000 régions dans 78 pays qui devraient être confrontées à un stress hydrique au moins moyen en 2050. Dans environ 97 % de ces régions, l’air contient suffisamment d’eau tout au long de l’année pour couvrir l’intégralité des besoins du processus de production. Même dans des zones très sèches, la production serait en principe possible si l’installation fonctionnait principalement pendant les heures les plus humides et stockait temporairement l’eau.
Le vent et le soleil déterminent les coûts
« Nos résultats montrent que la pénurie d’eau n’exclut pas nécessairement le méthanol vert », explique Jann Weinand, responsable du département Scénarios intégrés chez Jülich Systems Analysis. « Pour réduire les coûts de production, un approvisionnement abondant et aussi constant que possible en électricité renouvelable est généralement plus important qu’une forte humidité. » Les sites bénéficiant d’une bonne combinaison d’énergie éolienne et solaire sont particulièrement avantageux.
Dans les sites favorables, les coûts de production prévus pour 2050 se situent de l’ordre de plusieurs centaines d’euros par tonne ; dans les sites moins adaptés, ils pourraient être plusieurs fois plus élevés. Là où les ressources éoliennes et solaires sont particulièrement abondantes, le méthanol vert pourrait donc se rapprocher des prix actuels du marché. Le prix contractuel européen actuel est légèrement inférieur à 1 000 € par tonne. Toutefois, cette comparaison n’est qu’un instantané : les prix du marché fluctuent considérablement, tandis que l’étude modélise les coûts de production futurs. La baisse des coûts technologiques et la hausse des prix du CO₂ pourraient réduire cet écart à l’avenir.
Question en suspens : les impacts sur le climat local
Le projet DryHy étudie également comment le captage à grande échelle de la vapeur d’eau pourrait affecter le climat local. Alors que le modèle actuel examine comment la température et l’humidité influencent l’installation, cela permettra à l’avenir d’évaluer les effets de rétroaction potentiels sur l’humidité, la nébulosité ou les précipitations. « Le fait que nous ne puisons pas dans les ressources locales en eau douce ne signifie pas automatiquement que le retrait d’eau de l’atmosphère n’aura aucune conséquence, à quelque échelle que ce soit », explique Thomas Schöb, responsable de l’équipe « Transformation des systèmes énergétiques ». « Avant de construire de très grandes installations, cette question devrait être étudiée pour chaque site spécifique. »
Le modèle révèle le potentiel et les limites
Cette étude est une analyse de modélisation technico-économique, et non une enquête sur des usines existantes. Les différences régionales en matière de financement, de coûts de main-d’œuvre et d’infrastructures, ainsi que les éventuelles pénuries de matériaux, ne sont pas pleinement prises en compte. Le fonctionnement flexible supposé de l’électrolyse à haute température doit également faire ses preuves dans le cadre d’une utilisation industrielle en continu.
« L’étude ne fournit pas de solution toute faite pour chaque site », souligne Henrik Wenzel. « Mais elle met en évidence les conditions dans lesquelles ce concept est particulièrement prometteur – et les questions techniques et environnementales auxquelles il faudra répondre ensuite. »
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
Publication originale
Autres actualités du département science
