Née dans les laboratoires de Centrale Supélec en 2018, la société Spark développe la plasmalyse du méthane, une technologie permettant de dissocier la molécule en hydrogène et carbone sous forme solide. Ses fondateurs mettent en avant sa consommation électrique plus basse que celle de l'électrolyse alcaline – notamment du fait de l'énergie de dissociation du méthane, très inférieure à celle de l'eau. Spark souhaite s'adresser en priorité aux procédés industriels sans solution d'électrification directe (comme l'acier ou l'aluminium), et travaille au déploiement d'unités modulaires montables sur site. Un pilote industriel est en construction et sera livré en mai sur un site de méthanisation au sud d'Orléans (Loiret), pour une batterie de tests qui dureront entre quatre et six mois.
Aspects technologiques
La plasmalyse du méthane n'est pas l'apanage de Spark. Aux États-Unis, Monolith Materials fait tourner une usine produisant 12 tonnes d'hydrogène par jour grâce à cette technologie. En France, Sakowin aussi l'utilise. Mais chacune des entités travaille avec ses particularités. La firme américaine utilise un plasma chauffé à plusieurs milliers de degrés. Sakowin utilise des micro-ondes pour « un transfert maximal d'énergie et donc un gain en efficacité énergétique », selon la communication de la structure. Enfin, Spark mise sur un contrôle de la température grâce à des nanopulsations, afin de réduire la consommation d'énergie nécessaire à la production d'hydrogène.
« Pour créer un plasma, nous générons 10 000 fois par seconde une impulsion de plusieurs kilovolts sur des molécules pour les faire vibrer. Grâce à cet intervalle de temps, ces dernières n'ont pas le temps de bouger. Or, la température provient de l'agitation cinétique des molécules. Par conséquent, celle-ci n'augmente pas. C'est ce qu'on appelle un plasma hors équilibre, c'est-à-dire un plasma plus énergétique que sa température », explique Erwan Pannier, cofondateur de la société Spark. « Contrôler la température nous permet de cibler 10 kilowattheures par kilo d'hydrogène produit », ajoute-t-il. Par comparaison, Monolith Materials communique sur 25 kilowattheures par kilo d'hydrogène produit.
Les modules disponibles sur site devraient comprendre 50 cellules chacun, afin de minimiser les impacts d'éventuelles avaries. À leur sortie, de l'hydrogène basse pression sera délivré, dont les caractéristiques lui permettent de circuler dans les réseaux de gaz existants. C'est un avantage certain quant à la limitation de la restructuration des procédés, quand on connait la part d'irréductible dans toute grosse production industrielle (par exemple celle d'ammoniac).
Disponibilité des apports, valorisation des sortants
Le carbone solide est plus valorisable économiquement que le gaz carbonique. « Le premier s'achète 2 000 euros la tonne, le deuxième entre 50 à 300 euros », précise Erwan Pannier. Parmi les raisons de cette cote : son utilisation dans les pneus, dans la conductivité électrique ou encore dans les peintures et les encres. Le marché est façonné par des acteurs mondiaux, comme Birla Carbon ou Imerys. Spark envisagerait de se faire une place en qualifiant par un travail de lobbying institutionnel l'évitement que permet sa solution face à la création de nouvelles usines.
« En Île-de-France se trouve une cinquantaine d'installations de biométhane. Cela représente seulement 1 à 3 % de notre consommation », note Thomas Hemmerdinger, chargé de projet transition énergétique et hydrogène à l'Institut Paris Région. Des statistiques qui montrent bien la tension sur la ressource, très demandée, notamment pour alimenter les réservoirs des bus franciliens. À cela s'ajoutent les tensions sur le terrain, quant à l'acceptabilité de nouvelles installations. « Notre technologie est utilisable aussi avec du gaz naturel », précise Patrick Peters, cofondateur de Spark.