Spin-off de l’UCL créée en 2001, XYLOWATT n’a cessé de développer sa collaboration avec son laboratoire d’origine. Plusieurs recherches sont menées conjointement et parmi celles-ci, le développement d’une technologie de gazéification à destination des pays du Sud.

Vivre sans électricité ? 

Pour nous, hommes occidentaux, il n’est plus concevable de vivre sans électricité. Pourtant, pour plus de deux milliards d’hommes, l’électricité reste une énergie inaccessible : seuls 5% des campagnes africaines sont électrifiées et en Inde, devenue puissance industrielle mondiale, plus de 580 millions de personnes vivent encore sans accès à l’électricité. 

Des ressources énergétiques insuffisantes pour la planète ?

La majorité de l’électricité mondiale est produite à partir de ressources fossiles (66%, les autres sources étant principalement l’énergie nucléaire et l’énergie hydraulique), énergies inégalement réparties sur la planète et dont la forte demande mondiale en font des ressources économiquement peu accessibles aux pays les moins riches. Les énergies renouvelables par contre sont mieux réparties. Les pays du Sud sont mêmes, de ce point de vue, plus favorisés. Le problème consiste dès lors à convertir ces ressources renouvelables en énergie électrique. On pense immédiatement à l’utilisation directe du rayonnement solaire et aux cellules photovoltaïques. Malheureusement la complexité de la technologie, son coût, son déphasage partiel par rapport aux besoins et la difficulté de stockage de l’électricité la rende également peu accessible aux pays du Sud. Les plus grands investissements se font actuellement dans les pays de l’OCDE. 

Il existe un autre capteur solaire, certes 20 fois moins efficace que les cellules photovoltaïques, mais dont le coût est sans comparaison : la BIOMASSE. Par la photosynthèse, elle convertit l’énergie solaire en énergie chimique (principalement sous forme de liaisons C-H). Aujourd’hui, 13% de nos besoins mondiaux en énergie sont satisfaits par la biomasse (IEA – Key world energy statistics - 2008) et cette consommation ne représente que de l’ordre de 0.5 % de la masse annuelle de biomasse produite. Exploitée de manière efficace et durable, la biomasse peut largement contribuer à la satisfaction des besoins énergétiques des pays du Sud.

Production d’électricité par gazéification de biomasse

Pour la production d’électricité à petite et moyenne échelle (10 kWe -> 10 MWe), la gazéification est particulièrement intéressante. Couplé à un moteur à combustion interne,  un gazogène permet de convertir la biomasse (bois, résidus agricoles, …) en électricité avec un rendement de l’ordre de 25% et ce, dès les très faibles puissances. Aucune autre technologie de conversion de la biomasse ligno-cellulosique ne permet d’atteindre de tels rendements à ces niveaux de puissance. La gazéification est donc particulièrement adaptée aux contrées à faible niveau d’électrification. Depuis les années 80, plusieurs programmes ont été mis en place par des gouvernements nationaux (Philippines, Inde, Brésil, …) ou des institutions internationales (WB, FAO, PNUD, …),  malheureusement avec peu de succès. Le manque de maturité de la technologie, sa mauvaise intégration dans le milieu rural et la lourdeur de la maintenance engendrée par les goudrons (produits lourds de décomposition du bois présents dans le gaz) en sont les causes principales. Les goudrons sont en effet la « bête noire » de la gazéification. Ils sont particulièrement difficiles à extraire du gaz ; ils ne se laissent pas facilement manutentionner ; ils peuvent contenir des substances cancérigènes ; et ils sont une charge pour l’environnement. De plus, s’ils ne sont pas éliminés avant leur introduction dans le moteur, ils réduisent fortement sa durée de vie. 

La technologie NOTAR

La problématique des goudrons est bien connue de XYLOWATT (xW). Si l’élimination des goudrons pour obtenir un gaz propre et éviter tout problème au moteur a été bien maitrisée dès les premières années d’activités de XYLOWATT, par contre, leur gestion et la maintenance associée ont causé de nombreux déboires. En 2005, XYLOWATT, avec l’appui scientifique de l’unité TERM de l’UCL, a lancé un vaste programme de R&D ayant pour but de détruire les goudrons au cœur même du gazogène.  Le programme NOTAR® a nécessité un investissement de 1,5 millions EUR, dont un peu moins de la moitié ont été accordés sous forme d’avance récupérable par la Région Wallonne (DGTRE). Les résultats obtenus aujourd’hui sont à la hauteur des ambitions : la teneur en goudrons dans le gaz à la sortie du réacteur de gazéification a été divisée par un facteur 40, passant de 0.2% à moins de 50ppm et les différentes opérations de maintenance ont vu leur fréquence réduite d’un facteur 10 ou plus ! Ce programme de recherche abouti fait de XYLOWATT un des leaders mondiaux dans son créneau.

Une technologie de gazéification pour le Sud

Développer une technologie de gazéification adaptée aux conditions technico-économiques, sociales et environnementales des pays du Sud est une volonté profondément ancrée à L’unité TERM de l’UCL (le prof. J. Martin a effectué ses premières « missions africaines » dans les années 80) et a été une des motivations de la création de XYLOWATT (le Business Plan de création de xW prévoyait un développement d’activités dans les pays du Sud dès sa 5ème année).  
Aujourd’hui, fort des résultats du programme NOTAR, de son réseau de relations avec différents acteurs du Sud,  xW a décidé d’activer sa stratégie à destination des pays du Sud en développant un programme d’action en 3 axes :

• Développement d’un gazogène NOTARBATCH®, en collaboration avec l’unité TERM, dont les principales caractéristiques sont (i) satisfaction des besoins premiers en énergie électrique des populations et petites industries du Sud (Afrique sub-saharienne, Asie du Sud est, Amérique latine) ; (ii) puissance comprise entre 10 et 200 kWe ; (iii) simplicité et fiabilité de fonctionnement ; (iv) faible coût d’investissement; (v) teneur en goudrons inférieure à 100ppm;  (vi) sécurité de fonctionnement et aucune nuisance pour la santé ou l’environnement. A partir de ces contraintes, un concept innovant a été développé et le premier prototype et sera construit à l’UCL prochainement.
• Exploration et analyse du marché indien : bénéficiant d’une bourse du « fonds Prince Albert » et de l’appui de la filiale indienne de HAMON (actionnaire de XW), un ingénieur commercial prospectera et préparera le marché indien pour XYLOWATT dès octobre 2008.
• Montage de projets pilotes : XYLOWATT monte des projets pilotes dans les pays du Sud afin de confronter sa technologie à la réalité des pays du Sud, de la faire évoluer et d’identifier les facteurs d’intégration et de réussite. Des projets ont été déposés ou sont en cours de préparation pour l’Afrique, le Brésil ou l’Asie du Sud-Est en synergie avec des organismes de coopérations institutionnels belges (CTB), internationaux (UE, WB), ONG ou centres de recherches. Ces projets intègrent les dimensions techniques, économiques et sociales. La formation est un thème important.

Implication de partenaires du Sud

En plus des activités de recherche fondamentale et appliquée dans le domaine de la biomasse (pyrolyse,  combustion, écoulements dans les milieux poreux granulaires, …), l’unité TERM collabore avec certains pays du sud afin de valoriser sous forme énergétique les ressources locales en biomasse. A titre d’exemple, deux projets européens (BEPITA et BEPINET) ont permis d’associer l’unité TERM à une dynamique internationale de valorisation énergétique des ressources en Afrique de l’ouest (principalement Burkina Faso et Cameroun) et au Brésil. Ces programmes incluent non seulement des interactions universitaires mais également des formations de sensibilisation adressées à un public plus large. Par ailleurs, l’unité TERM participe au programme quinquennal 2008-2012 de coopération universitaire institutionnelle avec l’Université de Kinshasa dans le domaine de l’énergie (financé par la CUD, Commission Universitaire pour le Développement). Plusieurs doctorats seront entrepris en partenariat dont certains porteront sur la technologie NOTARBATCH®.

H. Jeanmart - Professeur, unité de Thermodynamique de l’UCL

F. Bourgois - Fondateur, Responsable innovation et développement projets chez XYLOWATT