Les pompes à chaleur pourraient réduire l’empreinte carbone du biogaz de 36 %, selon une étude

Une source alternative de chaleur pourrait réduire considérablement l’empreinte carbone d’un processus qui transforme les déchets alimentaires en énergie, selon de nouvelles recherches.

Une équipe de scientifiques dirigée par l’Université de Glasgow a démontré que l’utilisation de pompes à chaleur à air pour soutenir la digestion anaérobie pourrait réduire de plus d’un tiers le carbone émis lors de la production de biogaz.

Leurs conclusions pourraient aider à soutenir les efforts en cours pour décarboner les réseaux électriques nationaux et permettre aux communautés éloignées de produire localement leur propre énergie à faible émission de carbone.

La digestion anaérobie utilise des micro-organismes dans des conditions sans oxygène pour décomposer les matériaux biodégradables tels que les déchets alimentaires et les boues d’épuration afin de libérer du biogaz, un mélange de méthane et de dioxyde de carbone qui peut être brûlé pour faire tourner des turbines, générant de l’électricité à faible émission de carbone.

Des machines appelées bioréacteurs sont utilisées pour maintenir la température optimale pendant la digestion anaérobie afin de maximiser la quantité de biogaz générée.

Les chercheurs ont entrepris d’étudier comment l’empreinte carbone des bioréacteurs chauffés par des pompes à chaleur à air – qui extraient la chaleur ambiante de l’air dans un processus à faible émission de carbone – se comparerait tout au long de leur durée de vie aux systèmes de chauffage conventionnels qui utilisent des chaudières alimentées par le gaz naturel.

Dans un nouvel article, publié dans la revue Bioressources Technologie, les chercheurs expliquent comment ils ont créé un modèle informatique de la thermodynamique des pompes à chaleur. Ils ont couplé le modèle à une modélisation de la digestion anaérobie basée sur l’apprentissage automatique et ont formé le nouveau système à partir d’une base de données de recherche existante.

Ensuite, ils ont testé leur nouveau modèle en lui fournissant des données réelles inédites pour s’assurer qu’il produisait des résultats précis.

Une fois leur modèle validé, les chercheurs ont entrepris d’explorer comment l’empreinte carbone d’un système basé sur une pompe à chaleur se comparerait à celle d’un système basé sur le gaz naturel au cours de leur durée de vie prévue, en utilisant une approche standardisée appelée évaluation du cycle de vie.

Ils ont constaté que le système de pompe à chaleur émettrait beaucoup moins de carbone que le système au gaz naturel de base lorsqu’il était utilisé pour traiter les déchets alimentaires et les boues d’épuration.

La réduction de carbone modélisée atteignait 28,1 % dans un processus de digestion anaérobie maintenu à une température de 55 °C. À une température inférieure de 37,5 °C, l’empreinte carbone du procédé a été encore réduite jusqu’à un maximum de 36,1 %.

Le Dr Siming You, de la James Watt School of Engineering de l’Université de Glasgow, est l’auteur correspondant de l’article. Il a déclaré : « Les humains produisent inévitablement des déchets biodégradables à des échelles allant du très petit, comme les grattages d’une assiette, au très grand, comme les stations d’épuration des eaux usées urbaines.

« Tous ces déchets libèrent du gaz lorsqu’ils se décomposent, dont certains peuvent être nocifs pour l’environnement. En exploitant ce gaz comme source de production d’électricité au lieu de le laisser se décomposer naturellement, nous pouvons faire des progrès vers l’économie circulaire et nette zéro. qu’il est urgent de construire pour réduire l’impact du changement climatique.

« Ce modèle est la première évaluation technique et environnementale de l’utilité des pompes à chaleur à air pour décarboniser le processus de production de biogaz. Les résultats suggèrent que les pompes à chaleur jouent un rôle important dans le soutien de la digestion anaérobie à faible émission de carbone.

« Cela pourrait aider à éclairer la planification future des installations municipales de gestion des déchets afin de réduire leur empreinte carbone. Cela pourrait également étayer le développement de futurs bioréacteurs qui pourraient être utilisés dans les communautés éloignées pour aider les gens à transformer leurs déchets en biogaz.

« Ce type de recyclage décentralisé des déchets pourrait grandement aider les gens à produire leur propre source d’électricité locale. La recherche fait également partie d’un effort plus large visant à décarboniser le traitement de l’eau et des eaux usées dans les communautés rurales. »