GNV stocké par adsorption : La solution pour rouler au gaz naturel ?

Aujourd’hui, le GNV se présente sous 2 formes en station : comprimé (GNC) pour un peu tous les véhicules, et liquéfié (GNL) pour une plus grande autonomie avec les poids lourds. Aux Etats-Unis, Ingevity travaille sur un très prometteur stockage par adsorption. Que peut-on attendre de cette solution déjà exploitée par quelques entreprises et collectivités ?
  
Dans les réservoirs des véhicules fonctionnant au GNC, le gaz naturel est classiquement stocké jusqu’à une pression de 200 bars. Ainsi, le volume qu’occuperait le gaz naturel dans des conditions normales est réduit à 1%. Cette solution impose des opérations de compression du gaz à différents endroits de la chaîne entre l’extraction du produit et le remplissage du réservoir. D’où une certaine consommation d’énergie, et de nombreux systèmes pour empêcher les fuites. Afin d’obtenir du GNL, le gaz naturel est refroidi à près de -162° C. Il est ainsi réduit 600 fois par rapport à son volume primaire. Voilà pourquoi, avec des réservoirs d’une taille équivalente, les camions GNL dispose d’une autonomie supérieure aux modèles alimentés avec du GNC. Là encore, le procédé est relativement énergivore et nécessite des équipements plus coûteux employant des technologies plus complexes.
 

ANG = Adsorbed Natural Gas

Les recherches pour stocker du gaz naturel dans du charbon actif ne sont pas nouvelles. Elles remontent à plusieurs dizaines d’années. Aussi étonnant que cela puisse paraître, il est possible de conserver dans un contenant rempli de cet élément bien plus de gaz que sans lui. C’est le principe de l’adsorption.

La libération du GNV s’effectue via une dépressurisation contrôlée. Différents travaux sont menés pour trouver le meilleur matériau ultra-poreux qui permettra de stocker de manière dense les molécules à basse pression (60 bars, voire moins) et à température ambiante. Il s’agit d’aller vers des nano-absorbeurs à haut rendement qui seraient capables de stocker suffisamment de gaz pour permettre à l’ANG (Adsorbed Natural Gas = gaz naturel adsorbé) de devenir compétitif face au GNC et au GNL. Le matériau idéal sera celui qui offrira le meilleur rapport entre performance de stockage, capacité à libérer suffisamment rapidement le gaz, et coût de fabrication.
 

Un choix à effectuer pour les réservoirs

Les capacités d’adsorption peuvent être améliorées en augmentant la pression ou en abaissant la température de stockage. De quoi imaginer différentes solutions hybrides. Ainsi du ANG haute pression qui s’appuierait sur des réservoirs de GNC. Ce serait cependant se priver d’une des possibilités offertes par le gaz adsorbé. Avec une faible pression, le contenant n’a plus besoin d’être impérativement cylindrique. Il peut adopter un peu toutes les formes qui permettront d’exploiter au mieux l’espace libre dans la structure des véhicules.

Son remplissage, qui s’effectue à basse pression, sera en outre bien moins énergivore. Il pourrait même être réalisé à domicile, en toute sécurité, en s’appuyant sur le réseau national de gaz existant. A noter que les matériaux adsorbeurs fonctionnent avec différents produits. De là à imaginer qu’un réservoir de gaz naturel pourrait également être exploité pour de l’hydrogène et du GPL, il n’y a qu’un pas.
 

Expérimenté avec Ingevity

En utilisant sa gamme de charbon actif Nuchar, l’entreprise américaine de produits chimiques Ingevity a déjà équipé pour l’ANG différents véhicules, dont un pickup Ford F-150 homologué depuis 2018 par l’agence américaine de l’environnement.

Ces engins sont expérimentés par plusieurs entreprises, dont Southern California Gas (SoCalGas), Atlanta Gas Light et Ozinga Energy, mais aussi par la ville d’Orlando tout récemment (depuis février 2021). A la base, les produits Nuchar servent pour le contrôle des émissions de vapeur d’essence, mais aussi pour assainir l’eau des communes, réduire les contaminants dans certains produits alimentaires, désodoriser, décolorer, etc. En 2019, Ingevity a employé son charbon actif sous la forme d’un monolithe Nuchar FuelSorb afin d’améliorer les performances de stockage du GNC.

 

Idéal pour les véhicules légers

Pour une pression réduite de 75%, la capacité du réservoir a pu grimper de 50%. Ingevity assure que sa solution est idéale pour des véhicules légers comme les SUV ou les fourgons. En particulier pour des flottes d’une vingtaine d’engins.

Les réservoirs peuvent être alimentés depuis chez soi en quelques heures, ou en une poignée de minutes dans une station GNC adaptée par l’entreprise américaine. Comme celle inaugurée en janvier 2019 à son siège mondial et centre technique de North Charleston, en Caroline du Sud. Les besoins en énergie pour effectuer le plein sont divisés par 2 et le temps d’avitaillement est réduit de plus de 60%. Un distributeur portatif pour 2 véhicules figure au catalogue d’Ingevity, conçu pour les flottes d’entreprise.