Qu'est-ce que le reformage du méthane ?
Production d'hydrogène avec le reformage du méthane
Le reformage du méthane est une technique pour produire de l’hydrogène en utilisant du méthane (CH4). Pour ce faire, on peut utiliser le méthane qui provient du gaz naturel ou le biométhane.
La technique de transformation du méthane en kilogramme d'hydrogène exige de chauffer le gaz à haute température Il va alors réagir avec la vapeur d’eau (entre 700 et 1000°C) et avec une pression relative (15-30 bars).
Le reformage du méthane est un procédé industriel qui regroupe plusieurs méthodes de production. Le vaporéformage du méthane en est un exemple et il est souvent cité en tant que méthode de reformage du méthane car il utilise la vapeur d’eau pour produire de l’hydrogène.
Procédé reformage du méthane dans l'industrie
Le reformage du méthane est une technique de production d’hydrogène qui est utilisée dans de nombreuses industries.
En premier lieu, l’hydrogène sert à la synthèse de l’ammoniac grâce au procédé d'Haber-Bosch pour créer des fertilisants pour l’agriculture, en tant que gaz dans l’industrie ou encore de l’alimentation pour les animaux.
Dans le domaine de la chimie, l’hydrogène intervient aussi dans la production d’autres produits chimiques comme le méthanol ou l’ammoniac. In fine, ces produits permettent de créer des solvants ou encore du plastique.
Un autre domaine nécessite l’utilisation de l’hydrogène. Il s’agit du secteur de l’oil & gas. En effet, le raffinage du pétrole nécessite l’utilisation de l’hydrogène. C’est une aide pour permettre d’ôter le sulfate des carburants et in fine, de produire du pétrole de meilleure qualité.
Dans le secteur de la métallurgie, là aussi, l’hydrogène a une place importante. Elle intervient dans le processus de production des métaux comme l’acier.
Enfin, l’hydrogène issu du reformage du méthane peut aussi servir pour permettre aux piles à combustibles de fonctionner. Ces piles servent alors à convertir l’hydrogène en électricité, notamment dans les véhicules à hydrogène.
Les méthodes de reformage du méthane
Reformage à la vapeur ou steam reforming
Le reformage du méthane (ou steam methane reforming) peut se faire de plusieurs façons. Aujourd’hui, en Europe, la technique du reformage du méthane à la vapeur est la plus répandue. On estime que plus de 95% de la production d’hydrogène provient de cette technique.
Pour ce faire, la vapeur est chauffée à haute température et mise en relation avec le méthane comme le gaz naturel. Ces deux éléments sont placés avec un catalyseur comme l'oxyde de nickel et sont soumis à une pression modérée ce qui entraîne la création de monoxyde de carbone (Co), dioxyde de carbone (Co2) et d’hydrogène. Ces produits issus de cette réaction chimique sont d’abord nommés gaz de synthèse.
Ensuite, une deuxième étape qu’on appelle “réaction de déplacement de l’eau vers le gaz” permet d’enrichir l’hydrogène et d’en extraire une plus grande quantité.
Reformage à l'oxygène
Le reformage à l’oxygène est une autre technique de production de l’hydrogène à partir du méthane. C’est une variante qui utilise l’oxygène au lieu de la vapeur d’eau pour créer la réaction nécessaire à la production d’hydrogène.
De la même manière, cela nécessite une haute température (entre 800 et 1200°C) et l’utilisation de catalyseurs appropriés pour que la réaction chimique se fasse plus facilement.
Ce processus de production permet la création d’hydrogène, de dioxyde de carbone et d’eau.
D’autres méthodes de vapo-reformage hydrogène innovantes : reformage à sec du méthane, reformage plasma...
D’autres techniques de reformage ou de vapo-réformage du méthane existent mais ces dernières sont moins sollicitées pour la production d’hydrogène.
On peut par exemple citer le reformage autothermique qui consiste à utiliser de la vapeur d’eau et de l’oxygène pour créer une réaction chimique. Il existe aussi le reformage partiel qui crée une synthèse de gaz qu’on nomme syngas, utilisé ensuite en chimie.
Le reformage à sec est une façon de produire de l’hydrogène en mettant en relation du dioxyde de carbone avec le méthane. Enfin, le reformage plasma est une autre technique permettant la réaction du méthane.
Reformage du méthane : enjeux et défis
Efficacité énergétique de la réaction reformage du méthane
Le défi majeur du vapo-reformage du méthane est la question de l’efficacité et du rendement énergétique de ce processus de production d'énergie.
En effet, pour produire de l’hydrogène à partir du méthane, un courant électrique est nécessaire. Le reformage du méthane à la vapeur est un processus très énergivore.
D’une part pour monter à haute température les éléments. D’autre part, pour la mise en pression. L’enjeu au quotidien est donc de permettre une amélioration de ce processus industriel en développant des innovations autour du processus actuel. Par exemple, en améliorant l’efficacité énergétique des réacteurs ou en optant pour des catalyseurs plus efficaces.
Il faut également s’intéresser aux pertes engendrées par la réaction chimique. Il est par exemple possible de récupérer la chaleur émise pendant la réaction pour accroître l’efficacité du processus.
Réduction des émissions de Co2
Un autre enjeu à considérer autour de la technique du reformage du méthane est la production de dioxyde de carbone qui résulte de la réaction chimique.
En effet, au cours de la transformation, le méthane permet de créer de l’hydrogène. Mais en retour, des émissions de CO2 sont générées. Or, ces émissions sont problématiques car ce sont les émissions de CO2 qui sont responsables du réchauffement climatique.
Ainsi, il est nécessaire de développer une technologie qui permette de réduire l’émission de Co2 au cours du processus de production. On peut aussi s’intéresser aux techniques de captage et de stockage du carbone.
Innovations et développements récents
In fine, tous les efforts de recherche doivent se tourner vers l’amélioration du processus de production de reformage du méthane. Celui-ci se doit d’être plus efficace et plus vertueux. On peut par exemple améliorer la fiabilité et l’activité des catalyseurs qui servent au cours de la réaction chimique. Des innovations récentes permettent de créer des catalyseurs plus performants dans le temps et qui se dégradent moins vite.
On peut aussi s’intéresser à d’autres alternatives à la technique du reformage du méthane traditionnel pour une méthode de production plus verte. La pyrolyse du méthane est une autre alternative, tout comme l’électrolyse de l’eau à partir de la biomasse ou d'énergie renouvelable.
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Quel utilité au reformage du méthane ?
Comment se produit le méthane ?
Le méthane est le fruit d'un processus de transformation de la matière organique. Par exemple, la décomposition de matières organiques en l'absence d'oxygène entraîne la création de méthane. On peut aussi le produire industriellement avec le forage pétrolier ou l'extraction de charbon.
Comment transformer le co2 en méthane ?
Il est possible de transformer du Co 2 en méthane grâce à des catalyseurs. C'est ce qui se fait lorsque l'on utilise la technique de la méthanisation catalytique. Cela peut aussi se faire avec l'électrométhanisation. Dans ce cadre, c'est l'électricité qui permet de réduire le Co 2 en méthane puis en oxygène.
C'est quoi le reformage du pétrole ?
Le reformage du pétrole est une autre technique proche du reformage du méthane. Il s'agit de chauffer à haute température des particules de pétrole avec des catalyseurs. Cela entraîne une réaction chimique pour produire des sous-produits d'hydrocarbures comme l'essence ou le diesel.
