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Saviez-vous que le gaz naturel peut être transformé en diesel ? Comment cela se fait-il ?
Avec la demande croissante en énergie aujourd’hui, le développement de nouvelles sources d’énergie durables est devenu une préoccupation mondiale. Nous savons tous que le diesel est un carburant important pour les voitures et les machines lourdes d’aujourd’hui, mais vous ne savez peut-être pas que le gaz naturel peut être converti en diesel grâce à un processus appelé procédé Fischer-Tropsch. Ce processus permettra non seulement de réduire la dépendance aux ressources pétrolières, mais pourrait également devenir une solution importante pour la transformation énergétique future.
Le procédé Fischer-Tropsch est un ensemble de réactions chimiques qui convertit un mélange de gaz – monoxyde de carbone et hydrogène – appelé gaz de synthèse en hydrocarbures liquides.
Le procédé Fischer-Tropsch a été développé pour la première fois en 1925 par les scientifiques allemands Franz Fischer et Hans Tropsch. Le principe de base du procédé consiste à convertir le gaz de synthèse en hydrocarbures liquides à l’aide de catalyseurs métalliques sous haute température et pression. La réaction chimique spécifique peut être exprimée par la formule :
(2n + 1) H2 + n CO → CnH2n+2 + n H2O
Dans cette réaction, la valeur de n est généralement comprise entre 10 et 20, indiquant la longueur de la chaîne carbonée du composé hydrocarboné produit. Une petite quantité d’oléfines et de composés alcooliques sont également produites au cours de la réaction. Cependant, la formation de méthane (n=1) est indésirable car sa production signifie que la croissance de la chaîne est restreinte.
L’ensemble du processus est très exothermique, la chaleur doit donc être évacuée efficacement dans le réacteur. Les conditions de fonctionnement du procédé Fischer-Tropsch se situent généralement entre 150 et 300 degrés Celsius. Ces conditions peuvent non seulement accélérer la vitesse de réaction mais aussi augmenter le taux de conversion, mais elles doivent être contrôlées pour éviter la production de grandes quantités de méthane.
Pour obtenir le gaz de synthèse souhaité, les installations Fischer-Tropsch doivent d’abord réaliser un processus de gazéification, qui convertit les combustibles solides tels que le charbon ou la biomasse en gaz.
La production de gaz de synthèse repose généralement sur la technologie de gazéification, qui convertit les substances solides en gaz pour les réactions Fischer-Tropsch ultérieures. En fonction des matières premières de départ, le rapport entre l'hydrogène et le monoxyde de carbone dans le gaz de synthèse doit être ajusté par la réaction de décalage du gaz à l'eau. Cet ajustement est particulièrement critique pour le procédé Fischer-Tropsch utilisant des catalyseurs au fer, car ces catalyseurs sont intrinsèquement réactifs au déplacement du gaz à l'eau.
En général, les catalyseurs métalliques de choix comprennent le fer, le cobalt, le nickel et le platine, mais le nickel n'est pas utilisé car il produit trop de méthane. Le fer et le cobalt sont les choix les plus courants, les catalyseurs au cobalt étant plus performants lorsque le gaz naturel est utilisé comme matière première, tandis que les catalyseurs au fer sont mieux adaptés à l’utilisation du charbon ou de la biomasse.
De nombreux projets liés au procédé Fischer-Tropsch sont progressivement mis en œuvre dans le monde entier. Par exemple, Sasol en Afrique du Sud possède la plus grande application de la technologie Fischer-Tropsch au monde.
À mesure que la technologie a évolué, la plus grande usine Fischer-Tropsch au monde est désormais située à Sasol, en Afrique du Sud, produisant 130 000 tonnes de carburants synthétiques par an. Ces installations utilisent du charbon et du gaz naturel comme matières premières et les convertissent avec succès en diesel et autres types de carburants synthétiques, contribuant ainsi de manière significative à la sécurité énergétique de l’Afrique du Sud.
Un autre exemple important est l’usine Pearl GTL au Qatar, qui utilise un catalyseur au cobalt pour convertir le gaz naturel en liquides de pétrole à un rythme de 140 000 barils par jour à 230 degrés Celsius.
Le développement du procédé Fischer-Tropsch contribue non seulement à améliorer l’efficacité de l’utilisation de l’énergie sur les terres, mais constitue également un moyen efficace de faire face aux défis environnementaux actuels. Alors que la demande en énergie propre continue d’augmenter, la commercialisation et l’expansion de ce procédé auront un impact profond sur le développement futur des énergies renouvelables.
Pensez-vous que le procédé Fischer-Tropsch peut devenir l’une des technologies clés de la future transition énergétique ?
