Des procédés chimiques plus écologiques et moins coûteux
Les réacteurs à membrane combinent une séparation membranaire des produits de la réaction et la réaction chimique de catalyse proprement dite dans un seul dispositif. Plus de 80 % des réactions utilisées dans l'industrie chimique s'appuient sur des catalyseurs pour accroître la production et le rendement. L'intensification des procédés qui permet une réduction significative de l'énergie consommée et des déchets produits et donc une technologie plus durable et moins coûteuse pourrait avoir un impact énorme pour l'industrie et l'économie européenne. Le projet DEMCAMER(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre), financé par l'UE, a sélectionné quatre processus chimiques particulièrement importants dans le secteur de l'énergie liés à la production d'hydrogène pur, d'hydrocarbures liquides et d'éthylène. Ces différents procédés sont le reformage autotherme (ATR, pour autothermal reforming), la synthèse de Fischer-Tropsch (FTS), la réaction du gaz à l'eau (WGS, pour water-gas shift) et le couplage oxydatif du méthane (OCM, pour oxidative coupling of methane). Lors de l'achèvement de la deuxième phase du projet, l'équipe avait obtenu des catalyseurs et des membranes plus efficaces et moins coûteux pour chacun des quatre procédés. Ceux sélectionnés pour des études en laboratoire ont déjà été livrés aux différents partenaires et les matériaux ont été sélectionnés pour des essais en réacteurs pilotes. Tous les catalyseurs destinés aux réacteurs catalytiques pilotes à membranes ont démontré une activité, une sélectivité et une stabilité clairement supérieure à celle des catalyseurs actuels. Des réacteurs de laboratoire ont été construits pour chacun des quatre procédés et sont actuellement à différentes étapes de test et de démonstration. Les réacteurs FTS et WGS sont de ce point de vue particulièrement avancés, des membranes à oxygène sont par ailleurs actuellement en phase d'optimisation pour les réacteurs ATR et OCM. Les partenaires ont déjà conçu des prototypes pilotes pour tous les réacteurs, excepté pour le réacteur FTS (voir l'image concernant le pilote WGS). La conception des membranes, des catalyseurs et des réacteurs s'est appuyée sur la modélisation et la simulation numérique tout au long du processus de développement. La clôture de ce projet s'accompagnera d'une analyse environnementale du cycle de vie de ces réacteurs dont les premiers résultats sont déjà entre les mains des partenaires du projet. L'équipe veut également assurer la sécurité de ces réacteurs contre les explosions potentielles. Une évaluation du risque leur a permis de rédiger des recommandations de sécurité. Enfin, l'équipe du projet a développé le cadre qui permettra de réaliser une analyse socio-économique de ces différents procédés. Les réacteurs catalytiques à membrane développés par DEMCAMER pour le secteur de l'énergie devraient améliorer la performance, la rentabilité et la durabilité des processus essentiels dépendant de ces réactions catalytiques. Les modèles de catalyseurs, de membranes et de réacteurs développés par les partenaires continueront longtemps de soutenir le développement de nouveaux produits bien après la clôture du projet.
