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Mines ParisTech et GRTgaz s’associent pour améliorer la tenue à l’hydrogène du réseau de gaz

Mines ParisTech et GRTgaz s’associent pour améliorer la tenue à l’hydrogène du réseau de gaz

Le projet Jupiter 1000 de GRTgaz vise à tester l'injection d'hydrogène dans les canalisations existantes de transport de gaz naturel.

© Twitter // @P2GEurope

GRTgaz a signé le 2 juillet un partenariat avec les Mines ParisTech pour le financement d’un post-doctorat visant à étudier un moyen de protéger les canalisations de gaz naturel lorsqu’elles sont soumises à une certaine quantité d’hydrogène.

Lors de la journée de la recherche des Mines ParisTech, qui se tient le 2 juillet dans ses locaux parisiens, GRTgaz a signé un partenariat de recherche et développement avec l’école pour mettre au point un procédé de projection de matière à froid visant à améliorer la tenue à l’hydrogène (H2) des canalisations de gaz naturel. L’accord consiste à financer les travaux d’un post-doctorant pour une durée de 18 mois. « Il s’agira de travaux de recherche en laboratoire, précise Sylvain Lemelletier, délégué partenariats au centre de recherche et d’innovation pour l’énergie (RICE) de GRTgaz. En fonction des résultats, nous étudierons la possibilité d’aller plus loin. »

Ce post-doctorat est le deuxième lauréat du concours d’open innovation lancé en 2018 par GRT gaz afin de faire émerger des moyens de protéger les canalisations de gaz naturel face à l’hydrogène. Le premier étant la start-up Catalyse, sélectionnée le 29 avril et qui propose une peinture protectrice.

L’hydrogène exploite les défauts de l'acier

S’il est intéressant de mélanger de l’hydrogène au gaz naturel pour limiter l’usage de cette ressource fossile, la petite molécule d’H2 a l’inconvénient de changer les caractéristiques de résistance des aciers. « La tenue à l’hydrogène des aciers qui composent le réseau de transport de gaz naturel est un sujet d’étude partout dans le monde, insiste M. Lemelletier. Pour l’instant, nous n’avons pas de réponse formelle pour garantir l’absence de risque en fonction des conditions de pression et de concentration en hydrogène. »

Lorsqu’il est en contact avec l’acier, l’hydrogène profite des défauts du matériau pour se propager à l’intérieur. « Ces défauts, qui peuvent être des dislocations, des joints de grains ou des cavités interstitielles, sont présents dans tout matériau, quel que soit son âge, assure Mehand Tebib, ingénieur de recherche aux Mines ParisTech et post-doctorant qui travaillera dans le cadre du partenariat signé avec GRTgaz. Non seulement l’hydrogène fragilise le matériau en pénétrant, mais lorsqu’il est piégé il peut agir localement et empêcher l’acier de se déformer. Il entraîne ainsi une chute de sa ductilité. »

Empêcher la pénétration de l’hydrogène

« Nous proposons de déposer sur l’acier un matériau qui le rend moins perméable à l’hydrogène », poursuit M. Tebib. Le dépôt est réalisé par un procédé de projection dynamique à froid (ou « cold spray ») : à travers un tube pincé, une poudre est projetée entre 300 et 1000 m/s grâce à un gaz comprimé et chauffé – de l’hélium ou de l’azote. Lorsqu’elles arrivent sur le substrat les particules s’y accrochent. La poudre utilisée est du zinc ou un alliage de zinc. « Ce sont des matériaux que nous avons choisis en fonction de leur efficacité par rapport à la pénétration de l’hydrogène à l’intérieur », précise M. Tebib.

Parallèlement à la recherche de solutions pour protéger les canalisations, GRTgaz cherche également à déterminer la tenue de l’acier des conduites existantes lorsqu’elles sont soumises à un mélange de gaz naturel et d’hydrogène. Le projet Jupiter 1000 à Fos-sur-mer, par exemple, vise à injecter jusqu’à 6% d’hydrogène dans une canalisation existante et non protégée de quelques kilomètres et de l’inspecter. « Nous finissons les travaux et devrions faire les premières injections d’hydrogène cet été, indique M. Lemelletier. A terme, en traitant avec un revêtement les endroits où l’acier est le plus fragile, nous pourrions envisager de mettre 6% d’hydrogène partout. »

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