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Une technologie à la conquête du monde

Située à proximité du fleuve Saint-Laurent, à deux pas de la centrale nucléaire Gentilly, l’ancienne usine LaPrade de Bécancour revit. Dans une des anciennes piscines bétonnées de ce site industrielle où l’on devait produire de l’eau lourde, mais qui n’a jamais été en fonction, Airex Énergie teste depuis novembre dernier son procédé unique de torréfaction qui vise à produire du biocharbon à grande échelle à partir de matière première tels que la biomasse forestière et les déchets agricoles.  

L’enjeu est grand. À travers le monde, c’est la course contre la montre pour déterminer quel joueur réussira à développer la technologie la plus efficace pour produire du biocharbon, une ressource renouvelable. « Présentement, 40 % de l’électricité sur la planète est produite à partir de charbon, une énergie qui émet énormément de gaz à effet de serre. Le biocharbon, en ayant des propriétés comparables au charbon tout en étant carboneutre, pourrait remplacer cette énergie sans nécessiter des investissements majeurs dans les centrales thermiques », explique Sylvain Bertrand, directeur général d’Airex Énergie, un essaimage d’Airex Industries, un fabricant de systèmes de dépoussiérage pour les usines.

Après avoir mis au point une unité pilote de torréfaction de la biomasse en 2011 à Laval, Airex Énergie, avec le soutien de ses partenaires financiers, vient de démarrer une usine de démonstration qui deviendra la vitrine technologique de l’entreprise, un projet de 6,5 millions de dollars. Le but: vendre cette technologique brevetée à travers le monde, ainsi que produire ici même 15 000 tonnes de charbon vert par année.  

Comment ça marche? Les résidus qui proviennent de la production de bois d’œuvre – écorce, copeaux et sciure de bois-, sont chauffés à très haute température dans un environnement sans oxygène. Sans combustion, l’humidité du bois est ainsi évacuée et la matière se métamorphose – ou se décompose –  en charbon vert, dont la densité énergétique est 35 % supérieure aux granules de bois. Les frais de manutention du biocharbon en sont ainsi réduits. Ce processus rend la matière très friable, ce qui économise beaucoup d’énergie lors des opérations de broyage, nécessaires avant la combustion, et hydrophobe, ce qui permet son entreposage à l’extérieur, au contraire des granules de bois, par exemple.

« La grande force du Carbon FX, c’est que la matière ne reste que 3 secondes dans le réacteur, plutôt que 30 minutes pour la concurrence », dit Sylvain Bertrand. Le procédé récupère aussi les composés volatils qui se dégagent de la décomposition de la biomasse. Ces gaz sont brûlés pour produire la chaleur pour le procédé de torréfaction. « Résultat: une fois que le processus est enclenché, la production de biocharbon nécessite très peu d’énergie », explique Sylvain Bertrand.

Quand la matière première arrive à l’usine, qui occupe 13 000 pieds carrés de superficie, elle est acheminée par convoyeur vers deux immenses silos, ce qui permet de recevoir deux matières différentes, par exemple, des sciures et des déchets de construction. Une vis d’extraction sous chaque silo, fabriquée par Produits Gilbert,  contrôle l’acheminement des résidus vers le broyeur. Ensuite, la matière première subit un préséchage, où on enlève 10 % d’humidité, avant d’être conduite dans un troisième silo. De là, elle entre dans la chambre de conditionnement afin d’être chauffée par contact indirect dans un environnement saturé en vapeur. Les composés volatils sont récupérés au même moment pour être brulés dans la chambre de combustion.

La biomasse poursuit sa route dans le Carbon FX, où les réacteurs cycloniques la carbonisent à 450 °C. Dans tout ce processus breveté qui fait l’unicité de cette technologie, il y a aussi des vannes rotatives empêchant l’entrée d’oxygène dans les réacteurs. Autre caractéristique importante: des anneaux de sustentation contrôlent très précisément le temps de passage des particules dans les réacteurs.

Quand le biocharbon sort des réacteurs, il pénètre dans une granuleuse afin de densifier la matière, qui augmente de 200 kg par mètre cube à 700 kg par mètre cube. Le charbon vert passe ensuite dans un refroidisseur, puis sort à l’extérieur de l’usine pour son entreposage en silo, prêt pour le transport vers sa prochaine destination. Quand l’usine sera pleinement en fonction, deux camions de 30 tonnes seront remplis chaque jour.

« La beauté de cette technologie, c’est qu’elle est à la fois la plus performante sur le marché tout en étant la moins complexe », estime Andrée-Lise Méthod, fondatrice et associée directrice de Cycle Capital Management (CCM), un fonds de capital de risque qui a investi 1,75 M$ dans cette entreprise en démarrage. Preuve que ce fond croit vraiment à l’aventure: l’équipe d’Andrée-Line Méthod n’embarque que dans 1 à 2 % des projets qui lui sont soumis.

Diversité de produits
L’usine d’Airex possède beaucoup de flexibilité au niveau du produit final. En modulant les paramètres, comme le temps de carbonisation, elle peut produire non seulement du biocharbon thermique, mais aussi du biocharbon activé, qui sert à la filtration des eaux, des gaz, de l’or et de l’extraction de métaux; du biocoke, servant comme réducteur d’acier, d’alliage ferreux et de silicium; de la farine de bois torréfiée, qui entre dans la fabrication de matériaux composites, et de biochar, qui fertilise les sols pour l’agriculture.

En Amérique du Nord, on privilégie encore le charbon bitumineux, moins cher, pour alimenter les centrales thermiques, mais les choses pourraient changer dans la lutte contre les changements climatiques. Même la première ministre de l’Alberta, Rachel Notley, a annoncé récemment son intention de remplacer le charbon, qui fournit 50 % de l’électricité de la province, par des sources plus vertes. En Europe, plusieurs pays s’attaquent déjà à la réduction de leur bilan carbone. Des centrales sont en voie de se convertir totalement ou partiellement au charbon vert. « Le contexte mondial est extrêmement favorable à cette nouvelle source d’énergie », dit Sylvain Bertrand. La MRC du Domaine-du-Roy a d’ailleurs investi 350 000$ dans le but de développer une usine pilote de biocharbon, un projet de 14 millions de dollars qui verrait le jour à Chambord, au Lac-Saint-Jean, si les approvisionnements forestiers sont suffisants.

Au Québec, le déclin inexorable du papier journal augmente l’intérêt pour la biomasse. Présentement, le marché est équilibré pour la fibre, mais quelle sera la situation dans les années à venir? « La production de biocharbon pourrait s’avérer un débouché intéressant », dit Sylvain Bertrand. Ailleurs dans le monde, on nage dans les surplus de biomasse, provenant de la production d’huile de palme, de canne à sucre et de maïs. Si le charbon est la source de la révolution industrielle, est-ce que la biocharbon sera à la source du virage vert planétaire?

Airex Énergie en bref
Cette société vise à commercialiser une technologie, le CarbonFX, afin de produire du biocharbon à partir de la biomasse végétale. Le prototype du CarbonFX a été créé en 2010, puis suivra une unité-pilote en 2011. L’usine de démonstration, à Bécancour, a été complétée en novembre 2015.

Partenaires financiers:
Société mère (Airex Industries): 2 M$ Cycle Capital et Desjardins Capital
de risque : 3 M$
Technologies du développement durable Canada (TDDC): 2,7 M$
Technoclimat (programme du ministère de l’Énergie et
des Ressources naturelles) : 2,6 M

Prêt : Fonds de diversification économique pour les régions du Centre-du-Québec et de la Mauricie (programme suivant la fermeture de la centrale nucléaire de Gentilly) : 1,75 M$

Quelques équipementiers clés chez Airex Énergie
Airex Industries : dépoussiéreurs et fabrication du CarbonFX
Convoyeurs : Nordstrong
Broyeur : Schutte Buffalo Hammermill
Granuleuse : Andritz
Contrôle : Allen-Bradley
Extracteurs pour silos : Produits Gilbert

Carboneutre, le biocharbon?
En utilisant la ressource forestière pour produire de l’énergie, la biomasse torréfiée est considéré comme carboneutre, ce qui signifie qu’elle n’émet pas de nouveau de gaz à effet de serre. « Quand on fait l’extraction du charbon bitumineux et qu’on le brûle, le carbone contenu dans la matière est évacué dans l’atmosphère. Il s’agit essentiellement d’une nouvelle source de carbone. Cependant, avec les arbres, la réalité diffère, car l’arbre qui a été coupé dans la forêt repousse, absorbant à nouveau du carbone », dit Sylvain Bertrand.