Succès de la collaboration entre MINES-ParisTech – et MONOLITH Materials, start-up innovante de la Silicon Valley

La décarbonation directe du méthane par plasma

Succès de la collaboration entre MINES-ParisTech – et MONOLITH Materials, start-up innovante de la Silicon Valley Première unité de production "Olive Creek I"

Le Centre PERSÉE mène depuis une vingtaine d’année des recherches sur le craquage du méthane par voie plasma.

Depuis 2013, une collaboration a été engagée entre MINES-ParisTech et une jeune entreprise californienne de la Silicon Valley, MONOLITH Materials, fondée par deux diplômés de Stanford University. Le Centre PERSEE a notamment contribué à la conception du procédé à l'aide de modèles physico-chimiques avancés et a apporté son expertise sur des aspects plus technologiques.

Cette collaboration a récemment conduit a l’inauguration du premier démonstrateur pilote de décarbonation directe du gaz naturel par plasma pour la co-production de noirs de carbone et d’hydrogène, sans émission directe de CO2. Ce pilote est installé dans le domaine portuaire de Redwood city à Mountain view au cœur de la Silicon Valley.

La première unité industrielle "Olive Creek I" sera développée en partenariat avec le principal opérateur électrique du Nebraska : « Nebraska Public Power Department ». L’hydrogène, sous-produit du procédé plasma, sera utilisé par NPPD pour remplacer le charbon dans la Chaudière N°2 de l’unité 2 a Sheldon Station. La construction a démarré en 2015, avec un début de production prévu en 2016 et une production nominale prévue pour 2019.

Noir de carbone

La production annuelle mondiale de noir de carbone est d’environ 10 millions de tonnes. Le noir de carbone est obtenu par combustion incomplète d’hydrocarbures lourds. La production actuelle d’une tonne de noirs de carbone s’accompagne de 4 tonnes d’émissions CO2 eq. Le noir de carbone est un produit industriel nanostructuré utilisé comme élément renforçant dans les pneumatiques, caoutchoucs et autres élastomères. Il peut également être utilisé comme pigment dans les encres, les peintures et toners ou comme agent anti UV dans les polymères. Certains grades particuliers à forte valeur ajoutée peuvent également être utilisés en électronique ou électrochimie dans les câbles, les piles, les batteries ou encore les super condensateurs. Les domaines applicatifs des noirs de carbone dépendent directement de leurs propriétés physico-chimiques: surface spécifique, structure, chimie de surface, conductivité électronique,…

Hydrogène

La production mondiale d’hydrogène est d’environ 60 millions de tonnes par an. La production d’une tonne d’hydrogène s’accompagne en moyenne de 12 tonnes eq CO2 ce qui correspond pour l’ensemble de la production mondiale a 720 millions de tonnes eq CO2 par an, soit 2.25 % des émissions totales de CO2. C’est un gaz industriel utilisé dans de nombreux secteurs industriels : pétrochimie, métallurgie, chimie (notamment ammoniac), chimie fine, énergie,