Le Pôle Derbi soutient les travaux du laboratoire Promes à Perpignan qui visent la transformation de déchets d’amiante en céramiques réfractaires pour le stockage de chaleur.

 

1. La transition énergétique ne se fera pas sans développement de stockages d'énergie fiables et économiquement compétitifs. Xavier Py et ses équipes du Laboratoire Promes travaillent en ce sens. ©PP

 

En accord avec cette proclamation, le pôle Derbi soutient financièrement les travaux de recherche du laboratoire Promes (Procédés, Matériaux et Energie Solaire). Celui-ci vise une pierre-deux coups : résoudre la question des déchets d’amiante et en même temps développer une solution de stockage de chaleur fiable et très peu coûteuse.

 

Mardi 28 juin dernier, grâce au Pôle Derbi, les installations de Promes à l’Université de Perpignan ont ouvert leurs portes. Xavier PY, Professeur des universités en génie des procédés et vice-président recherche à l’Université Perpignan Via Domitia, a fait le point sur les travaux en cours.

 

 

2. Par nature, la ressource solaire est intermittente. Pour que les centrales électrosolaires à concentration de forte puissance puissent produire quand c’est nécessaire, il faut stocker la chaleur. ©Promes

 

Stocker la chaleur

 

Promes s’occupe notamment d’optimiser l’emploi du solaire en développant des moyens de stockage adaptés et intégrés aux installations solaires. L’efficacité, la fiabilité et la sécurité des procédés basés sur l’utilisation de la ressource solaire, par nature discontinue, sont en effet très souvent liées à la capacité de concevoir, produire et exploiter des systèmes de stockages efficaces.

 

L’objectif est de limiter l’influence pénalisante des intermittences de la source solaire, qu’elles soient prévisibles et bien déterminées comme les alternances jour/nuit et les cycles saisonniers, ou bien imprévisibles et fortement transitoires comme les passages nuageux et les variations dues aux fluctuations météorologiques locales.

 

Promes travaille notamment sur le développement d’une filière complète de valorisation de matériaux en fin de cycle de vie pour les transformer en stockages de chaleur haute température – 200 à 1000 °C – destinés aux centrales électrosolaires à concentration.

 

 

3. Le laboratoire Promes du CNRS développe des solutions de stockage haute température dans des céramiques réfractaires, issues de la transformation de déchets d’amiante. ©Promes

 

Etudier toutes les techniques possibles

 

L’idée la plus simple pour stocker la chaleur est le stockage à chaleur latente ou l’on transforme une matière de solide en liquide. Inconvénient, les matériaux classiques utilisés dans cette application offrent une mauvaise conduction de chaleur et donc un faible rendement qui ne permet pas d’atteindre les puissances importantes dont aurait besoin une centrales électrosolaire.

 

Promes a donc mis au point une autre solution de stockage en chaleur latente à partir de sels de Nitrates fondus. Le rendement est bon, mais si seulement 10% des centrales solaires à concentration installées dans le monde aujourd’hui faisaient appel à cette technologie, les besoins en sels de Nitrates dépasseraient la totalité de la production mondiale actuelle de Nitrates : petite impasse.

 

 

4. Outre les déchets d’amiante, d’autres déchets industriels semblent prometteurs et peuvent être facilement transformés en céramiques réfractaires : les laitiers d’aciéries et de haut-fourneaux, les Mullites issues de la fabrication de l’aluminium et les cendres volantes du charbon. ©PP

 

Transformer les déchets industriels en céramiques réfractaires

 

Troisième idée, transformer les déchets industriels en céramiques réfractaires pour du stockage massif en chaleur sensible. Les déchets d’amiante s’y prêtent particulièrement bien.

 

Pour les “inerter” (les rendre inoffensifs), il faut les fondre à 1400°. On obtient alors une coulée de roche similaire au basalte, dont le coût de production atteint seulement 8 € HT/tonne. Il existe plusieurs entreprises françaises spécialisées, dont Inertam (http://www.inertam.com/L-offre-d-Inertam-une-solution-definitive/traitement-definitif-de-dechets-damiante.html), une filiale du groupe Europlasma.

 

Promes s’est rendu compte que si l’on contrôle la vitesse de refroidissement de la roche fondue issue des déchets d’amiante et si on la moule directement sur le site industriel, en sortie du four, on obtient une céramique réfractaire possédant d’excellentes qualités de stockage de chaleur à haute température, aux alentours de 1000°C.

 

 

5. Si l’on contrôle la vitesse de refroidissement de la roche obtenue par la fusion des déchets d’amiante et si elle est moulée en sortie de four, on obtient, à des coûts très faibles, une céramique réfractaire très efficace pour le stockage de chaleur haute température. ©Promes

 

8 € / tonne seulement !

 

Cette céramique réfractaire est fabriquée au coût de 8 € / tonne, contre 8000 € / tonne pour les céramiques réfractaires classiques. La céramique réfractaire obtenue par ce procédé atteint une durée de vie de 30 ans avec 1 cycle chauffage/refroidissement par jour.

 

Installée dans une centrale électrosolaire, cette céramique a un temps de retour énergétique – énergie stockée / énergie dépensée pour sa production - d’un an seulement. C’est exceptionnel. Comme l’explique Xavier Py, la céramique réfractaire obtenue a été confiée à un doctorant du laboratoire Promes avec comme mission de la casser.

 

Il l’a donc emportée au four solaire d’Odeillo pour la soumettre à des températures de 2000°C et à diverses séquences brutales de montée/descentes de température. Rien n’y a fait : la céramique réfractaire obtenue à partir de déchets d’amiante ne se brisait pas.

 

Il a fallu la porter à 2000°C, puis verser dessus de l’eau froide pour qu’enfin elle se fissure. Promes va maintenant poursuivre ce travail avec des céramistes de Limoges pour raffiner le processus de production, avant d’en proposer la licence à des industriels.

 

 

6. L’un des travaux en cours au sein du Laboratoire Promes consiste à dresser une cartographie européenne, puis mondiale, des quantités de déchets industriels minéraux disponibles. Le but est de minimiser leur transport, coûteux et parfois dangereux, en construisant au plus près des centrales de transformation en céramique réfractaire inerte. ©PP

 

D’autres déchets conviennent aussi

 

En même temps, Promes s’intéresse à d’autres déchets industriels, notamment aux laitiers issus des haut-fourneaux et des aciéries – le seul Arcelor-Mittal en produit environ 10 millions de tonnes en Europe – à la Mullite issue de la production d’aluminium et même aux cendres volantes provenant de la combustion du charbon.

 

Ces trois types de déchets sont très largement disponibles et à des prix très faibles de l’ordre de 3 à 15 € par tonne. Xavier Py et Promes ont pris contact avec EDF grâce à une accroche originale : « tes déchets d’aujourd’hui sont tes stockages de chaleur de demain ».

 

Le but est de valoriser les cendres des centrales à charbon qui existent encore en France. Selon Xavier Py, le problème principal dans la valorisation de ces déchets sous forme de céramique réfractaire n’est pas tant technique que culturel. Il est difficile de faire admettre que cette matière transformée n’est plus de l’amiante, mais une toute autre chose, inerte, sans danger et utile.

 

 

7. Le four solaire Odellia dans les Pyrénées est l’un des trois sites du laboratoire Promes. Il a été utilisé pour martyriser la céramique réfractaire issue des déchets d’amiante et vérifier ses caractéristiques mécaniques et de tenue en température. ©Promes

 

 

Source : batirama.com / Pascal Poggi