Le carburant de demain sera-t-il fabriqué à partir de nos déchets ?

Introduction

Là où les ressources fossiles comme le charbon ou le pétrole s’amenuisent, nos déchets, eux, s’accumulent. Et pourtant, ces matières inexploitées représentent des gisements encore trop sous-valorisés. Souvent « simplement brûlés », ils pourraient pourtant offrir bien davantage : plus d’énergie, moins de polluants, et surtout plus de valeur.

C’est dans cette optique que Yann Rogaume, expert Unys, professeur à l’Université de Lorraine et spécialiste de la valorisation énergétique de la biomasse et des déchets (Université de Lorraine ; INRAE), travaille avec ses équipes pluridisciplinaires – chimie, génie des procédés, énergie, matériaux, construction. Leur approche est multi-échelle : de la molécule au bâtiment. Les quatre grandes filières qu’ils mobilisent – caractérisation du combustible, conditionnement et procédés, traitement des gaz jusqu’aux usages finaux – sont autant de maillons qui influencent toute la chaîne de valeur. Et parmi ces voies de conversion, l’une d’elles retient particulièrement l’attention : la gazéification. Une technologie capable de transformer ces matières délaissées en gaz propre, riche en molécules d’avenir. C’est sur elle que nous allons zoomer.

La gazéification, solution crédible pour une aviation décarbonée ?

Contrairement à la combustion classique, qui consiste à brûler directement un matériau pour produire de la chaleur, la gazéification repose sur un principe différent : au lieu d’alimenter pleinement le feu en oxygène, on en limite volontairement l’apport. Le combustible ne flambe pas, il se décompose. Il se transforme alors en un gaz riche en énergie, mélange de monoxyde de carbone, d’hydrogène, de méthane et d’hydrocarbures légers.

Ce gaz peut ensuite être nettoyé, séparé, modifié, orienté selon les besoins. Produire de la chaleur ou de l’électricité, servir de base à la fabrication de molécules, ou encore être transformé en carburants. Et les enjeux sont considérables. La gazéification permet de générer de l’hydrogène, du méthane renouvelable, du méthanol ou même des carburants d’aviation durables (SAF), aujourd’hui au cœur des stratégies de décarbonation du transport aérien.

Un pilote semi-industriel au cœur du labo : la mini-usine

Développée sur une dizaine d’années et mise en service en 2015, la plateforme ERBE de gazéification est un pilote semi-industriel, une installation pensée pour reproduire les conditions de l’industrie, mais à petite échelle. Dès sa conception, le choix a été clair : partir d’une technologie industrielle existante et l’adapter au laboratoire pour que le passage à l’échelle supérieure soit, plus tard, aussi simple que possible. Comme ça, le transfert dans le monde industriel est prêt , souligne Yann Rogaume. Autorisée en tant que ICPE (Installation classée pour la protection de l’environnement), la plateforme respecte les mêmes exigences réglementaires que l’industrie — un atout précieux pour les futurs utilisateurs, que l’équipe peut également accompagner dans leurs démarches.

Dans un premier temps, le gaz produit par la plateforme pouvait être utilisé directement dans un moteur pour générer de l’électricité ou de la chaleur. Mais en France comme en Europe, le marché de l’énergie issue de ce type de procédé n’est aujourd’hui pas suffisamment attractif pour soutenir une véritable filière. L’équipe a donc réorienté ses travaux vers deux grandes voies de valorisation, plus prometteuses et plus stratégiques.

Nettoyer, enrichir, transformer : la quête du gaz idéal

Le pilote permet de tester des combustibles réels, parfois très hétérogènes — bois, CSR (Combustibles solides de récupération), mousses ou encore sous-produits industriels — afin de reproduire fidèlement les conditions du terrain. Une façon d’évaluer l’impact des impuretés sur toute la chaîne de valorisation énergétique.

En R&D, historiquement, on voulait un gaz de qualité suffisante pour mettre dans un moteur , raconte le chercheur. Pour cela, il y a une étape clé : le nettoyage du gaz. Enlever au maximum toutes traces de goudrons, de particules, d’ammoniac, de composés soufrés… Pour viser les nouvelles applications auxquelles l’équipe aspire, il fallait aller encore plus loin dans sa qualité et son épuration. Les chercheurs ont alors mis en place une innovation : remplacer l’air présent dans le pilote de gazéification par un mélange de vapeur et d’oxygène. Ces deux éléments combinés permettent de supprimer l’azote et d’augmenter la teneur en hydrogène. Le résultat ? Un gaz concentré en molécules d’intérêt et utilisable pour la synthèse de méthane ou de méthanol, pour peu qu’il soit lui aussi épuré, mais de façon encore plus poussée.

Une transformation en méthane et en méthanol pour intégrer les réseaux de gaz ou devenir un biocarburant

Une fois le gaz nettoyé, il peut être introduit dans des réacteurs spécifiques de méthanation ou de méthanolation pour être transformé. Le gaz va alors soit contenir beaucoup de méthane que l’on va séparer, soit beaucoup de méthanol que l’on va ensuite vendre ou valoriser , explique Yann Rogaume.

La méthanation permet de convertir le gaz de synthèse en méthane et en CO₂ renouvelables. Le méthane peut ensuite être injecté directement dans le réseau existant. Une manière de réduire la dépendance énergétique envers les pays producteurs — Algérie, Russie, Norvège ou autres — tout en participant à la décarbonation progressive du gaz consommé en France. Le CO₂ renouvelable et biogénique peut être valorisé dans différentes filières.

Le méthanol, lui, présente un double intérêt :

• c’est une molécule plateforme essentielle pour l’industrie chimique,
• et c’est aussi un précurseur idéal pour produire des SAF, ces carburants d’aviation durables qui devront représenter 65% du marché d’ici 2040.

Dans un contexte où la demande mondiale en biocarburants dépasse largement l’offre, cette voie représente un enjeu majeur pour la transition énergétique du transport aérien et maritime.

Changer d’échelle pour un déploiement sur le terrain

Pour que la technologie sorte du laboratoire et prenne place dans le monde industriel, la start-up Elvea Energy a été créée. Elle porte désormais le développement et la mise en application concrète de ces travaux. L’objectif ne se limite plus à démontrer la faisabilité scientifique. Il s’agit de construire de véritables unités de production.

Deux projets structurent aujourd’hui cette ambition. Le premier consiste à déployer, à l’échelle du pilote, un démonstrateur complet capable d’assurer toute la chaîne, du bois jusqu’au méthane et jusqu’aux SAF. Le second vise à implanter deux unités industrielles : une à proximité du laboratoire, en lien étroit avec les acteurs du territoire pour le SAF et une seconde dans le sud de la France pour le méthane injecté sur le réseau.

L’approche est double : continuer à améliorer la technologie au laboratoire à l’échelle semi-industrielle, tout en construisant en parallèle les versions opérationnelles à grande échelle. Une manière d’accélérer le passage de la recherche à l’usage réel, en réduisant au maximum le temps qui sépare l’idée de son déploiement sur le terrain.

Sources

Badu, P. O., Debal, M., Girods, P., Aubert, S. & Rogaume, Y. Biomass gasification in an autothermal semi-industrial fluidized bed gasifier: Syngas characterization and energy balance. Biomass and Bioenergy 197, 107831 (2025).

BROSSE, N. et al. Chapitre 9 – Recyclage en cascade du bois déchet. (ISTE Group, 2023).

La plateforme ERBE du LERMAB labellisée StAR-LUE. Factuel – l’Info de l’Université de Lorraine https://factuel.univ-lorraine.fr/article/la-plateforme-erbe-du-lermab-labellisee-star-lue/ (2021).

LERMAB. https://lermab.univ-lorraine.fr/recherche/.