L'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel développe une solution biologique pour produire de l’électricité : Une nouvelle pile à combustible qui utilise le bois comme "moteur"
Fabriquer de l'électricité à partir d'un morceau de bois, les prochaines piles à combustible (PAC) en seront capables demain. Une équipe de recherche de l’Institut des Matériaux de Nantes (Université de Nantes - CNRS) travaille actuellement sur un projet de recherche réunissant plusieurs industriels locaux et internationaux (1). L’objectif est la mise au point d’une nouvelle pile à combustible utilisant l’hydrogène issu d'un gazogène alimenté par du bois pour produire de l’électricité. Un premier prototype devrait voir le jour en 2015 ouvrant déjà la voie à l’utilisation d’autres ressources biologiques dans la production d’électricité. Un défi pour une équipe nantaise devenue depuis plusieurs années un acteur incontournable dans le domaine de la science des matériaux, et notamment dans l'élaboration de matériaux dits "fonctionnels" comme les piles à combustible par exemple.
La production d’une électricité « verte » sera possible dans un avenir proche grâce à l’hydrogène présent dans la combustion incomplète du bois. Et si l'idée d'une pile à combustible n'est n’est pas nouvelle, l'utilisation de ce matériau comme "moteur" en est une.
Depuis septembre 2012, l’équipe de recherche de l'équipe Stockage et transformation électrochimiques de l'énergie (ST2E) de l'Institut des Matériaux de Nantes (IMN) en a fait le pari en associant plusieurs partenaires autour d'un projet : ValorPAC. Ce dernier est dédié à l'élaboration d'un nouveau modèle de pile dont les performances seraient égales aux piles actuelles. "L'hydrogène n'est pas présent dans la nature et sa production actuelle utilise du gaz-naturel ce qui coûte relativement cher et contribue encore à la diminution des énergies fossiles", explique Olivier Joubert, membre de l'équipe ST2E. "C'est pourquoi les déchets naturels, comme le bois, peuvent être la solution. Le bois a cet avantage d'être une ressource d'énergie renouvelable "bio", accessible et non polluante, permettant d'être facilement réutilisable". En effet, aujourd'hui, les groupes électrogènes permettent un rendement électrique de 25% seulement alors que les piles peuvent en offrir 50 à 60 % voire beaucoup plus si on récupère la chaleur
De nouveaux matériaux pour optimiser la pile
Coordinateur du projet, l’IMN en est également l'un des piliers en participant activement au processus de fabrication de ce prototype. Depuis plusieurs semaines déjà, l'équipe "piles à combustible" (2) étudie les propriétés physiques et chimiques de tous les matériaux qui pourraient composer la pile et surtout en optimiser le rendement. "L'objectif du projet n'est pas de créer un simple support mais d'imaginer et de concevoir les matériaux les plus adaptés qui permettront d'améliorer de manière significative la résistance et la tenue de la pile", rappelle Olivier Joubert. Mais pour réussir complètement son pari, l'équipe ST2E devra cependant composer avec les contraintes apportées par la combustion du bois. "Le gaz combustible issu du gazogène contient non seulement de l'hydrogène mais aussi des impuretés qui peuvent altérer la tenue de la pile. Les matériaux imaginés dans notre laboratoire devront pouvoir y répondre".
Bientôt de nouveaux "déchets" utilisés ?
Programmé sur trois ans, le projet ValorPAC aboutira à la présentation d'un premier système de production d'électricité incorporant un gazogène et un prototype de pile à combustible en 2015. Mais le bois ne sera peut-être qu'un début dans la démarche de valorisation d'autres déchets "bio". « On peut ainsi imaginer à l'avenir utiliser tous les déchets naturels contenant de l'hydrogène comme le carton, le papier... pour fabriquer de l'électricité" explique Olivier Joubert. "Les déchets alimentaires pourraient également être utilisés." Il se dit même que certaines piles à combustible pourraient même un jour fonctionner à partir de micro-organismes tels que les micro-algues.
Un symposium international sur l’hydrogène en 2014
Ce sujet à fort potentiel fait l’objet d’un déplacement début mai au Japon, de Messieurs Olivier Laboux, président de l’Université de Nantes, et Olivier Joubert, membre de l’équipe ST2E à l’IMN. Ce déplacement s’inscrit dans la volonté de l’Université de Nantes de nouer de nouvelles collaborations académique par des rencontres de chercheurs mondialement reconnus. Un symposium international sur l’hydrogène devrait se tenir à la Cité des Congrès de Nantes du 12 au 14 mai 2014.
(1) Le projet "Intégration d'une pile à combustible dans une chaîne de valorisation de déchets (VALORPAC)", financé par l'ADEME, associe l'Institut des Matériaux de Nantes Jean Rouxel (IMN), les sociétés S3D, Syngas et Fiaxell (société suisse basée à Lausanne)
(2) L'équipe est composée d'Annie Le Galla Sallé, chargée de Recherche au CNRS, coordinatrice du projet VALORPAC, Eric Quarez, chargé de Recherche au CNRS, Philippe Leone, Maître de Conférences à l'Université de Nantes et Olivier Joubert, Professeur à Polytech Nantes
