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Projet abouti

Matériaux

MEGA : MEGA, de nouvelles membranes pour la séparation de gaz issus de la biomasse

AXELERA, Trimatec, 

Des membranes de séparation innovantes pour le marché de la gazéification de la biomasse, du biogaz et du gaz naturel. Dotées d’une structure hybride, ces membranes ont une excellente résistance thermique qui leur permet de fonctionner dans une gamme de température comprise entre 150 et 300°C.

Le projet MEGA, labellisé le pôle Trimatec, co-labellisé par le pôle Axelera, a bénéficié d’une subvention dans le cadre du Fonds unique interministériel (FUI).

Contexte du projet

L’utilisation de nouveaux vecteurs énergétiques comme l’hydrogène (H2) ou le syngaz (H2 + CO) issus de la biomasse sont des solutions prometteuses pour faire face à l’épuisement des ressources d’hydrocarbures et à la lutte contre l’effet de serre. A ce jour, leur déploiement se heurte à un verrou technologique important pour traiter ces gaz. En effet, la gazéification de la biomasse produit un biogaz (CH4 + CO2 + CO + H2) contenant des impuretés potentiellement gênantes. La séparation des gaz utiles ainsi que l’élimination des impuretés sont donc indispensables pour les applications futures.

Objectif du projet

Les procédés actuellement utilisés pour la purification de l’hydrogène : adsorption, absorption, distillation cryogénique, ainsi que les membranes organiques  ne donnent pas le niveau de performances souhaité surtout dans les conditions de fonctionnement d’un gazéifieur. De plus, le niveau de pureté de l’hydrogène obtenu est parfois insuffisant et nécessite de coupler plusieurs techniques de purification. L’objectif du projet MEGA était de développer des modules membranaires sur une base de membranes céramiques ou hybrides qui permettent de répondre au cahier des charges. La technologie membrane offre de nombreux avantages techniques, économiques et de protection de l’environnement. Dans un premier temps, les applications visées étaient la production d’hydrogène et de syngaz, mais d’autres gaz pourront également être purifiés par la suite.

Partenaires du projet

Porteur du projet : Céramiques Techniques Industrielles SA www.ctisa.fr/

IMECA (PME) http://www.imecafrance.fr,

Specific Polymers (PME) http://www.specificpolymers.fr

Institut Européen des Membranes  http://www.iemm.univ-montp2.fr

CEA Marcoule http://www-marcoule.cea.fr

Description des travaux menés 

Les travaux de R&D ont consisté à optimiser les caractéristiques et les performances des 2 constituants de la  membrane : le support qui assure la tenue mécanique et la couche active qui assure la séparation. Trois axes d’innovation ont été retenus : la formulation de nouveaux matériaux hybrides, le design de nouvelles architectures membranaires, la mise en œuvre de nouvelles voies de synthèse.

Le projet a aussi conduit à la réalisation d’un pilote pour caractériser les membranes afin de connaître leurs performances de perméabilité et de rétention dans des conditions très proches de l’application finale (composition et nature des gaz, température, pression, présence de polluants, etc.).

Premières retombées technologiques et économiques

  • Produits, prototype issus des travaux de R&D

Le projet a permis de :

- développer 3 familles distinctes de matériaux membranaires ayant de bonnes perspectives d’industrialisation. Elles possèdent en effet des performances intéressantes pour la séparation de gaz dérivés de la biomasse dans des gammes de température complémentaires et jusqu’à 300°C.

- disposer d’un premier catalogue de données sur les performances de ces  membranes qui peuvent être développées sur des supports industriels. Le choix de la famille de membrane adaptée à chaque besoin client pourra être réalisé sur la base de ces résultats. Le cahier des charges (débit, température, pression) impliquera éventuellement des adaptations de formulation des membranes.

- concevoir un pilote de séparation de gaz conçu et mis en place pour tester des membranes en présence de mélanges de gaz contenant de l’hydrogène et/ou de l’oxyde de carbone.

  • Publications, communications : 9 présentations lors de conférences dont 3 à l’étranger, 7 posters, 2 publications dans des revues
  • Propriété industrielle : 1 brevet déposé en 2012
  • Thèse : 1
  • Emplois : 7,5 ETP sur la durée du programme

 

 

 

 

Les pôles de compétitivité
DATAR et Ministère de l'Économie, des Finances et de l'Industrie

http://competitivite.gouv.fr/index.php?id=576