Valorisation de biogaz pour la production d'hydrogène ou du gaz de synthèse : produits à forte valeur ajoutée et énergétique

Biogas valorization through high value and energy products : hydrogen and syngas

• Auteur / Autrice : Mahdi Mohamad ali
• Direction : Cédric Gennequin, Carmen Ciotonea
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 04/10/2022
• Etablissement(s) : Littoral
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : UCEIV - Unité de Chimie Environnementale et Interactions sur le Vivant

Mots clés

Mots clés libres

Oxydes mixtes

Gaz de synthèse

Catalyseur

Biogaz

Reformage

Catalyst

Biogas

Syngas

Reforming

Mixed oxides

Résumé

La gestion et la valorisation des déchets ménagers constituent un enjeu économique, environnemental et énergétique considérable. Le biogaz qui est le résultat de la méthanisation de déchets fermentescibles peut être valorisé et utilisé comme source d'énergie verte et peut se présenter comme une source alternative pour remplacer le combustible fossile. Il peut être valorisé par des procédés de reformage catalytique pour obtenir des molécules à haute valeur ajoutée comme l'hydrogène ou le gaz de synthèse. Ce procédé est peu étudié à l'échelle industrielle. Cela est lié notamment à la composition chimique complexe du biogaz et à la présence de composés qui peuvent diminuer l'activité du catalyseur. Ceci peut être résolu en proposant des formulations catalytiques adaptées afin de s'affranchir de la désactivation liée aux principales impuretés. Nous proposons dans ce projet d'étudier la composition chimique du biogaz. Le reformage sera évalué sur différents systèmes catalytiques à base de Ni et Co dérivés d'hydrotalcites hiérarchisées. Une deuxième série de matériau sera composée de catalyseurs supportés à base de Ni-Co déposés sur des supports mésoporeux à base de Mg-Al. La montée en échelle et la mise en forme du matériau seront réalisées afin de simuler le reformage à l'échelle pilote pour le biogaz réel. Des caractérisations détaillées de catalyseurs avant et après test catalytiques seront effectuées afin de comprendre et résoudre la désactivation lors du reformage du biogaz.

Nowadays the eco-management of household waste and its valorization into valuable products through methanisation is gaining attention as a solution for environmental, economical and energetical drawbacks. The biogas resulting from methanisation can be valorized through catalytic processes to obtain new molecules with higher added value. The reforming of biogas can be used for the production of hydrogen or syngas. Nevertheless, this process is not well studied on an industrial scale and shows many drawbacks related to the complex composition of the biogas and the presence of impurities that can damage the catalytic activity. This can be solved by proposing multimetallic adapted catalytic formulations in order to overcome the deactivation linked to the main impurities. In this project, we are proposing to study the chemical composition of biogas in order to develop a catalytic system adapted for the reforming reaction. Therefore, biogas reforming will be performed on different catalytic systems based on Ni and Co mixed oxides derived from hierarchical hydrotalcites. A second series of supported catalyst of Ni and Co deposited onto mesoporous Mg-Al supports will be investigated. In the end, the up-scaling and shaping of the materials will be realized for simulate at pilot scale the reforming of biogas. Detailed characterizations of the catalysts before and after catalytic test will be performed in order understand and solve the deactivation over biogas reforming.