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Développement d’un modèle 1D au sein d’une colonne de méthanation biologique

Développement d’un modèle 1D pour une meilleure représentation de couplage entre l’hydrodynamique, le transfert d’hydrogène et la bioreaction au sein d’une colonne de méthanation biologique

Depuis 2015, l’équipe SYMBIOSE  de TBI travaille sur la réduction biologique du CO2 en CH4 grâce à l’apport d’hydrogène renouvelable

Les travaux de recherches au laboratoire TBI ont permis de mettre en œuvre un réacteur de méthanation ex-situ (une colonne à bulles de 20L) et ont démontrés que le biogaz pouvait être enrichi jusqu’à une teneur en CH4 de 97%. Le développement d’un réacteur biologique innovant a permis de lever certaines limitations et d’atteindre à la fois des % de CH4 élevés et des productivités intéressantes . Ce développement a fait l’objet d’un brevet commun INSA ENOSIS (Brevet METHABIO FR1903721). Par la suite, la collaboration entre l’équipe SYMBIOSE et l’équipe TIM  de TBI au sein de la thèse de Vincent NGU (MESR 2019) a permis de décrire à l’échelle microscopique des phénomènes de transfert gaz-liquide et liquide-phase biologique avec des outils de simulation directe. Cet aller-retour entre échelles et modèle/expérience a permis d’utiliser ces modèles biologiques avec transferts pour des applications de plus grandes échelles. Ces avancées sont clés notamment dans le cadre du développement de la plateforme SOLIDIA.

Depuis 2015, l’équipe SYMBIOSE de TBI travaille sur la réduction biologique du CO2 en CH4 grâce à l’apport d’hydrogène renouvelable (provenant de l’électrolyse de l’eau alimentée par de l’électricité renouvelable). Cette technologie est appelé méthanation biologique. Les travaux ont débuté au sein du projet de recherche HYCABIOME (lauréat de l’appel à projet Energie durable de l’ADEME 2015)  Ce programme s’inscrivait dans le cadre des recherches sur le power to gas, et la création d’ interconnections entre les réseaux gaz et électricité pour équilibrer l’offre, la demande, et le stockage d’énergie.

Perspectives :

Ces avancées sont clés notamment dans le cadre du développement de la plateforme SOLIDIA et de la chaire INSA GRDF.

Valorisations

Dumas, Claire, et Mathieu Sperandio. « Une production de méthane à partir de dioxyde de carbone et d’électricité renouvelable ». In Inventer l’avenir L’ingénierie se met au vert, CNRS Editions., 2019.

Yan Rafrafi, Léa Laguillaumie, J. Figueras, Claire Dumas. Biological Methanation of H2 and CO2 with Mixed Cultures: Current Advances, Hurdles and Challenges. Waste and Biomass Valorization, Springer, 2020, ⟨10.1007/s12649-020-01283-z⟩. ⟨hal-03039721⟩

Brevet: METHABIO

Contact  (adresse mail) : cl_dumas@insa-toulouse.fr; arnaud.cockx@insa-toulouse.fr

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