Terraform produit du gaz naturel neutre en carbone
(terraformindustries.wordpress.com)- Terraform Industries a mis en service, le 27 mars 2024, un démonstrateur intégré power-to-gas, prouvant qu’il est possible de produire du gaz naturel de synthèse uniquement à partir d’électricité et d’air
- Le système combine une électrolyse de l’hydrogène développée en interne, la capture directe de l’air (DAC) et un procédé de méthanation pour transformer la lumière du soleil et l’air en gaz naturel sans combustibles fossiles
- Côté coûts, l’entreprise annonce moins de 2,50 dollars par kg de H2 et moins de 250 dollars par tonne de CO2, avec une référence de 20 dollars/MWh pour l’électricité solaire DC
- Le réacteur de méthanation produit, à partir d’hydrogène et de CO2, du gaz naturel de qualité pipeline contenant plus de 97 % de méthane (CH4), sans recourir, selon l’entreprise, à des catalyseurs rares ou coûteux
- Le Terraformer est un équipement qui réunit les trois procédés dans une usine chimique modulaire ; l’entreprise accepte les réservations pour les premiers Terraformer de production et prévoit d’augmenter la production en fonction de la demande
Un démonstrateur qui produit du gaz naturel de synthèse à partir d’électricité et d’air
- Après deux ans de développement, Terraform Industries a obtenu des résultats démontrant qu’il est possible de produire du gaz naturel de synthèse à partir de lumière solaire et d’air
- Le 27 mars 2024, l’entreprise a mis en service un démonstrateur intégré power-to-gas et validé une configuration transformant l’électricité et l’air en gaz naturel bon marché, sans combustibles fossiles
- Trois sous-systèmes développés en interne en constituent les éléments clés
-
Électrolyse de l’hydrogène
- Capture directe de l’air (DAC)
- Méthanation
-
Orientation de conception : adapter des procédés industriels existants au solaire à bas coût
- L’enjeu central consiste à adapter des procédés industriels éprouvés à une électricité solaire à très bas coût
- Pour compenser un faible taux d’utilisation des équipements, l’entreprise a fortement réduit le CAPEX et développé des procédés capables de supporter les variations de production électrique selon la météo, le jour et la nuit, et les saisons
- La réduction des coûts de production devient possible lorsque trois éléments fonctionnent ensemble
- Électricité solaire à très bas coût
- Hydrogène vert à bas coût
- Capture du CO2 atmosphérique à bas coût
- L’objectif est de produire, à un prix compétitif, un substitut aux électrocarburants de qualité marchande
Coûts de l’hydrogène et de la capture du CO2
- Terraform Industries a progressé sur ses objectifs précédents concernant l’hydrogène vert moins cher et le CO2 issu de la capture directe de l’air
- Les indicateurs de coût de l’électrolyseur sont les suivants
- Le coût actuel de production de H2 est de moins de 2,50 dollars par kg
- Le CAPEX de l’électrolyseur est de moins de 100 dollars/kW
- La référence pour l’électricité solaire PV DC est de 20 dollars/MWh
- Il est éligible au crédit d’impôt IRA 45V pour l’hydrogène vert, d’une valeur de 3 dollars par kg de H2
- Les indicateurs de coût de la DAC sont les suivants
- Le coût de concentration du CO2 atmosphérique est de moins de 250 dollars par tonne
- Le CAPEX de la DAC est de moins de 600 dollars/T-year-CO2
Réacteur de méthanation et configuration du Terraformer
- Son réacteur chimique Sabatier multi-étapes développé en interne reçoit de l’hydrogène et du CO2 en entrée pour produire du gaz naturel de qualité pipeline
- Le gaz naturel produit atteint un niveau de plus de 97 % de méthane (CH4)
- Selon l’entreprise, le réacteur n’utilise pas de catalyseurs rares ou coûteux et fonctionne en régime permanent pendant plusieurs heures, même sans données triées sur le volet
- Le Terraformer combine les trois sous-systèmes dans une usine chimique modulaire
- L’équipement est monté sur skid et conçu pour être installé à côté d’un champ solaire PV
Mode de production et prochaines étapes
- Les trois sous-systèmes ont été développés et fabriqués dans les installations internes de l’entreprise à Burbank, en Californie
- La production et la fabrication en interne contribuent à accélérer les itérations, à réduire les risques liés à la chaîne d’approvisionnement et à démontrer un modèle de production rentable de gaz naturel sans combustibles fossiles
- Aujourd’hui, l’humanité dépend du pétrole et du gaz conventionnels à hauteur de 100 millions de barils par jour, ce qui entraîne environ 50 milliards de tonnes de CO2 d’émissions par an
- Le Terraformer pourrait déboucher sur une source industrielle de hydrocarbures renouvelables permettant de réduire la dépendance aux combustibles fossiles
- L’entreprise accepte les réservations pour les premiers Terraformer de production et prévoit d’augmenter la production en fonction de la demande
1 commentaires
Commentaires sur Hacker News
Du point de vue de quelqu’un qui suit l’industrie du carbone, c’est une nouvelle assez enthousiasmante. Je surveille Terraform Industries depuis un moment, et j’aime ce qu’ils font.
Ils semblent faire partie des rares équipes à comprendre réellement ce qu’il faut pour passer à une économie neutre en carbone. Leur intuition clé sur l’économie de la synthèse de carburants à partir de l’atmosphère est aussi une idée qui paraît « évidente une fois qu’on l’a entendue ». Comme l’électricité solaire devient toujours moins chère, plutôt que de maximiser l’efficacité avec des équipements coûteux, on peut réduire le coût total en fabriquant des équipements « inefficaces » mais bon marché, ce qui ouvre la voie au passage à l’échelle.
Si le sujet vous intéresse, leur article récent « Terraformer Environmental Calculus » vaut aussi la lecture : https://terraformindustries.wordpress.com/2024/02/06/terrafo...
Quand on fore du pétrole, on traverse presque toujours d’immenses poches souterraines de méthane. Donc, quand les gazoducs sont saturés et qu’il n’est pas possible d’évacuer le gaz naturel, les sites de forage relâchent ou brûlent le méthane. À ces moments-là, le prix du méthane devient parfois réellement négatif ; on a même vu cette année -1,20 dollar par MMBtu. En pratique, on en est à payer quelqu’un pour qu’il s’en débarrasse.
Du coup, je crains que si un nouveau méthane synthétique rentable inonde le marché, les entreprises qui forent du pétrole finissent par en brûler encore davantage.
Leur site web minimaliste est superbe : https://terraformindustries.com/ Il contient même des équations chimiques en texte brut.
« Pourquoi notre site ressemble-t-il à ça ? Chez TI, nous pensons pouvoir changer le monde en remplaçant la production d’hydrocarbures fossiles à l’échelle mondiale. Comme notre site web, nos machines sont simples, afin que nous puissions en construire des millions le plus vite possible. Notre site web incarne notre engagement culturel à allouer nos ressources à la résolution des problèmes les plus importants. »
Ayant travaillé toute ma vie dans les logiciels RH, j’imagine un tableau de score / système de classement pour agences adapté à ce scénario de chance unique. Peut-être qu’après avoir fourni 5 excellents candidats, on aurait droit à un ou deux ratés.
Mais ça me fait aussi penser à http://bettermotherfuckingwebsite.com/. Comme il y a déjà des éléments de style, il suffirait d’ajouter une propriété width pour rendre l’ensemble plus lisible. Le centrer serait beaucoup mieux, et ce serait tout.
Quelqu’un aurait vraiment pu y consacrer 5 minutes pour le rendre convenable sur l’appareil de navigation web le plus utilisé au monde. C’était possible tout en conservant l’esthétique rétro de vertu ostentatoire, sans détourner de ressources de la « mission principale » ou autre.
Si l’on n’a pas l’intention de s’en soucier, mieux vaut ne pas avoir de site web du tout.
C’est vraiment intéressant que Terraform soit arrivé à ce stade. J’espère que c’est vrai, et que ce n’était pas un poisson d’avril.
Le fondateur, Casey Handmer, est aussi quelqu’un de très intéressant. Il a contribué aux premières analyses des traces de craquelures des rouleaux du Vesuvius Challenge, ce qui a participé à la percée ayant permis de lire les premiers passages des rouleaux : https://caseyhandmer.wordpress.com/2023/08/05/reading-ancien...
Je recommande aussi de lire davantage d’articles du blog de Terraform Industries et du blog personnel de Casey.
Pour en voir plus sur Terraform, je recommande les vidéos récentes de Jason Carman.
Présentation et visite, environ 20 minutes : https://www.youtube.com/watch?v=NngCHTImH1g
Entretien plus approfondi, environ 40 minutes : https://www.youtube.com/watch?v=ekEdq6PhC0Q
Je me demande comment ils vont gérer les fuites de méthane, qui constituent une source importante d’émissions de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Même si l’on transforme le CO2 en méthane, ce n’est pas neutre en carbone s’il y a des fuites.
On peut fabriquer du gaz naturel à partir de CO2 capté dans l’air et d’hydrogène obtenu par électrolyse de l’eau. Mais il faut alors se demander pourquoi ne pas simplement utiliser directement l’hydrogène, au lieu d’assumer les inefficacités et les coûts de la capture directe du CO2 dans l’air et de la fabrication de méthane.
Si l’on veut absolument produire un carburant synthétique contenant du carbone, pourquoi du méthane, et pas une substance plus facile à stocker comme le méthanol ou des hydrocarbures plus lourds ? Ou bien, au lieu de péniblement récupérer dans l’air du CO2 complètement oxydé, pourquoi ne pas utiliser cet hydrogène pour désoxygéner de la biomasse, y compris des déchets de biomasse comme le papier ?
Et ce n’est pas non plus un choix exclusif. Si les gens veulent de l’hydrogène, l’électrolyseur de Terraform peut en principe en fournir.
Sa densité énergétique par kg est excellente, mais sa densité volumique est catastrophique, parce que l’hydrogène est la molécule la plus petite et la plus légère. Sous forme liquide ou gazeuse, à quantité d’énergie égale, il occupe près de 3 fois plus de volume que le méthane. S’il est transporté sous forme de gaz comprimé, comme pour alimenter des voitures à hydrogène, son volume est environ 18 fois celui du diesel. Ce n’est pas adapté à l’échelle de l’approvisionnement de stations-service.
La forme liquide est meilleure, mais reste autour de 3 fois le méthane et 4 à 5 fois le diesel. Pour maintenir de l’hydrogène liquide, il faut généralement en laisser bouillir et s’échapper en continu, donc il ne se conserve pas longtemps. Le méthane a le même problème, mais avec des conditions de température et de pression bien moins extrêmes. L’hydrogène liquide doit être refroidi à quelques kelvins, et son transport entraîne des pertes non négligeables sur l’ensemble du trajet.
C’est pourquoi la majeure partie de l’hydrogène produit aujourd’hui est utilisée sur site pour fabriquer autre chose. Le déplacer ne fait qu’ajouter du coût et de la complexité.
Terraform semble avoir fait des progrès côté électrolyseur, mais il est trop tôt pour sortir le champagne. Leur gaz de synthèse reste plus cher que le gaz naturel d’un ordre de grandeur. La proposition de valeur consistant à remplacer l’un des carburants sales les moins chers par une alternative propre beaucoup plus coûteuse est limitée. Le procédé utilisant du carbone capturé finit de toute façon par tout renvoyer dans l’atmosphère. Pour la plupart des usages, le convertir en gaz de synthèse ferait entrer en territoire de fortes pertes, et beaucoup d’autres alternatives seront examinées avant d’en arriver là.
Le hydrogène vert dans la gamme de prix qu’ils avancent semble plutôt proche d’un stade où l’on pourrait accepter un surcoût pour remplacer l’hydrogène gris et décarboner les usages actuels de l’hydrogène. Par exemple la production d’engrais ou d’autres procédés chimiques. Cela reste plus cher, mais les subventions et incitations peuvent combler l’écart.
En contournant l’industrie fossile existante et en tirant les hydrocarbures de l’air plutôt que du sol, on peut maintenir la neutralité carbone. Il n’est pas nécessaire de réinventer toute l’industrie.
C’est beaucoup plus simple en matière de stockage et de densité, et comme ils sont synthétisés à partir de composants de l’atmosphère, on n’a pas à se soucier des polluants qui posent problème avec l’utilisation d’hydrocarbures plus lourds, en particulier les composés soufrés.
À bien des égards, il pourrait être encore préférable d’aller vers le carbone amorphe. Si l’on pouvait fabriquer du charbon à partir du CO2 atmosphérique, ce serait un gros gain en transportabilité, notamment en sécurité et en fiabilité.
Il s’échappe facilement de n’importe quel contenant, et si l’on essaie de le contenir avec du métal, il provoque une fragilisation par l’hydrogène. Il semble possible de le stocker dans d’anciennes mines de sel, et on finira peut-être par les utiliser ainsi, mais ce type de site n’est pas toujours à proximité.
Comme on voit plus souvent l’autre Terraform sur HN, j’aurais probablement titré « Terraform Industries... »
Dans quels usages la conversion d’une énergie noble comme l’électricité en une énergie de moindre qualité comme un carburant liquide aurait-elle plus de valeur que l’électrification de cet usage ?
Convertir l’électricité en mouvement est bien plus efficace, à énergie d’entrée égale, que la chaîne consistant à brûler du carburant pour produire de la chaleur, faire bouger un piston par expansion de gaz, puis convertir cela en rotation. Qu’est-ce que je rate ?
À midi en avril, même gratuite, personne n’en veut. Ce fait est un obstacle majeur à la construction de nouvelles capacités solaires. On peut consulter des travaux académiques sur le sujet, comme « Learning is not enough ».
Par ailleurs, nous utilisons aussi les combustibles fossiles comme matières premières pour les engrais et les plastiques, il existe donc d’importantes applications power-to-X sans rapport avec une combustion inefficace.
Pour sortir des combustibles fossiles, il faudra probablement quelque chose comme Terraform.
Les surplus d’électricité dans le temps sont pratiquement garantis dans un réseau à forte part de renouvelables, et comme ils sont presque gratuits, les inquiétudes sur le rendement deviennent globalement moins importantes.
Au lieu de jeter la capacité excédentaire, on peut produire des carburants chimiques et les utiliser plus tard comme moyen de stockage en les brûlant dans des centrales de pointe, ou comme carburant dans des usages mobiles où la densité énergétique est cruciale, comme les camions, les avions et les navires.
Le stockage de gaz est beaucoup moins cher que les batteries. Même si toutes les nouvelles constructions deviennent électriques, nous avons bâti pendant des décennies une infrastructure centrée sur le gaz. Tous les chauffages domestiques allemands ne seront pas remplacés par des pompes à chaleur en 10 ans.
C’est assez impressionnant, mais après avoir regardé aujourd’hui « Natural Gas is Scamming America » de Climate Town (https://youtu.be/K2oL4SFwkkw), toute l’industrie du gaz naturel me paraît incroyablement polluante
Je ne la voyais déjà pas d’un bon œil, mais dans l’ensemble, le gaz naturel semble aussi nocif que le charbon, voire davantage, du point de vue du changement climatique. La raison principale, ce sont les fuites massives, et l’énergie nécessaire pour transporter le gaz naturel vers d’autres pays est elle aussi importante
L’idée de produire du gaz naturel neutre en carbone paraît excellente, mais ne pourrait-on pas éviter de stocker de l’énergie dans l’un des gaz qui contribuent le plus fortement au changement climatique ?
Aujourd’hui, on est lié aux endroits où l’on peut extraire des combustibles fossiles du sol, donc il faut les transporter d’un endroit à un autre. L’extraction depuis l’atmosphère, elle, n’a pas cette contrainte
https://link.springer.com/article/10.1007/s10311-021-01322-8
Article intéressant
L’industrie pétrolière va-t-elle imiter l’industrie de la viande et dire que cela induit les consommateurs en erreur parce qu’il s’agit en réalité de gaz artificiel ?