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Solarjet : quand le soleil sert à produire du kérosène

Julien Bergounhoux
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Solarjet : quand le soleil sert à produire du kérosène

© Peter Rüegg - ETH Zurich

Les réserves souterraines de pétrole et de gaz s'épuisent au fil des ans, mais les alternatives énergétiques aux hydrocarbures, qu'elles soient renouvelables ou non, sont encore très loin d'être capables de les remplacer. Un consortium européen développe cependant un procédé de conversion d'eau et de CO2 en kérosène à l'aide d'énergie solaire qui pourrait augurer d'une révolution dans la production d'hydrocarbures.

Après quatre ans de recherche, un consortium européen a réussi à produire du kérosène à l'aide d'un processus thermochimique basé sur de l'énergie solaire concentrée. Ce consortium, nommé Solarjet, est composé de l'École polytechnique fédérale de Zurich (ETHZ), de l'Agence aérospatiale allemande (DLR), de la compagnie pétrolière Shell, du think-tank Baugaus Luftfahrt, et de l'entreprise Arttic.

Au cœur de la production de ce "kérosène solaire" se trouve un "réacteur solaire" à haute température conçu par les équipes de l'ETHZ. Ce réacteur contient un absorbeur solaire en céramique poreuse composé d'oxyde de cérium qui permet un fractionnement moléculaire de l'eau et du CO2 dans un processus d'oxydoréduction (redox) cyclique en deux étapes.

La première étape du procédé requiert beaucoup d'énergie : elle utilise des radiations solaires concentrées pour atteindre une température de 1500 °C. L'oxyde métallique relâche alors de l'oxygène et se trouve dans un état réduit. La deuxième étape a lieu à une température de 700 °C. L'oxyde réduit réagit avec l'eau et le CO2, acquérant à nouveau de l'oxygène. En retrouvant son état original, il peut relancer un nouveau cycle d'oxydoréduction. Le résultat de cette opération est la production d'un gaz synthétique (ou "syngas"), un mélange d'hydrogène (H2) et de monoxyde de carbone (CO). Ce gaz est la base qui sert à la synthétisation d'hydrocarbures liquides.

Les chercheurs ont été capables d'effectuer 240 cycles consécutifs, produisant 750 litres de syngas. Le gaz a ensuite été acheminé jusqu'à Amsterdam, dans un centre de recherche de Shell, où il a été converti en kérosène grâce au procédé Fischer-Tropsch. Ce procédé n'est pas nouveau : il a été inventé en 1923 par les chercheurs allemands éponymes et implique la catalyse du monoxyde de carbone et de l'hydrogène pour les convertir en hydrocarbure.

La prochaine phase du projet va viser à optimiser la technologie du réacteur solaire, pour améliorer la transmission de chaleur et les temps de réaction afin de maximiser l'efficacité de la conversion solaire/kérosène. Une utilisation industrielle dans des centrales solaires est en cours d'étude. Le but à long terme de ces recherches serait d'obtenir une efficacité énergétique de l'ordre de 15%, ce qui permettrait de produire 20 000 litres de kérosène par jour dans une centrale solaire couvrant une surface d'un kilomètre carré.

Ci-dessous une vidéo de présentation du projet :

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