Vers une production optimisée de gaz vert : Spécifications pour le traitement des syngaz en vue de leur conversion en méthane par voie biologique

La gazéification permet de produire un gaz de synthèse (ou syngaz) composé majoritairement de monoxyde de carbone (CO), dioxyde de carbone (CO₂) et hydrogène (H₂) en proportions variables. Ce gaz peut être valorisé sous forme de méthane injectable dans le réseau de gaz naturel. Pour cela, il est nécessaire de convertir le contenu énergétique du syngas (CO, H₂) en méthane (CH₄). Cette conversion est envisagée par un procédé biologique de Water Gas Shift et de méthanation.

4H2+CO2→CH4+2H2O

CO+H2O→H2+CO2

La mise en œuvre opérationnelle du procédé de méthanation biologique soulève de nombreuses questions associées aux conditions spécifiques liées au couplage d’un procédé thermique (pyrogazéification) et biologique (méthanation) :

• L’influence de la composition du gaz en entrée et donc de l’efficacité du lavage du syngaz, fonction à la fois du type de composé gazéifié et de la technologie de gazéification (nature de l’agent oxydant notamment) ;
• L’influence et la tolérance des composés mineurs du syngas sur les cinétiques biologiques et la stabilité à long terme du procédé.

L’objectif de la thèse est de mieux comprendre le rôle et l’impact de la composition du syngaz, à la fois sur les composés majoritaires et minoritaires, sur la cinétique biologique, et plus généralement sur la problématique de conduite du procédé. Il s’agira :

• D’identifier les composés problématiques et leur teneur dans différents types de syngas ;
• De réaliser des expérimentations permettant de mesurer l’impact des composés ciblés sur la réaction de biométhanation.

Le laboratoire DEEP de l’INSA Lyon développe des compétences dans le domaine de la valorisation des rejets organiques en gaz vert. Depuis 2018, nous utilisons des procédés biologiques pour la conversion des gaz, notamment le CO₂ et le CO, avec une approche basée sur l’utilisation de micro-organismes en culture mixte pour la production de biométhane (biométhanation).

Cette thèse s’inscrit dans le cadre du projet B-SMART qui associe la société ENOSIS qui développe des solutions d’enrichissement des gaz renouvelables en biométhane (biogaz, syngaz), ainsi que GRDF dans le cadre de sa mission de décarbonation des réseaux de gaz en favorisant l’émergence des gaz verts.

Curieux (-se) et motivé(e), vous êtes titulaire d’un diplôme d’ingénieur ou d’un M2 en génie des procédés et/ou bioprocédés, vous avez de bonnes capacités à concevoir et réaliser des expérimentations rigoureuses en vous appuyant sur l’analyse bibliographique. Le procédé étudié étant caractérisé par le couplage des mécanismes de transfert et de réaction biologique, vous êtes à l’aise avec leur formalisation et les modèles associés. Vous avez un bon esprit de synthèse et de bonnes capacités rédactionnelles en français et en anglais.