« Ajourd’hui, il est crucial de trouver des solutions énergétiques innovantes et respectueuses de l’environnement, et des technologies permettant la production de combustibles à partir de matières premières beaucoup plus complexes en font partie », soulignent  les Prs Jamal Chaouki et Louis Fradette, respectivement titulaire et cotitulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Total en modélisation hydrodynamique de procédés polyphasiques dans des conditions extrêmes.

La demande énergétique mondiale, dopée par le développement économique des pays émergents, atteint en effet un seuil critique. Parallèlement, les sources d’énergie facilement exploitables comme le pétrole ou le gaz s’épuisent, et leur extraction devient de plus en plus difficile.

À l’assaut des structures chimiques complexes

L’équipe de la Chaire s’emploie à lever les verrous technologiques de la production d’énergie à partir de matières premières complexes. On entend par là des produits hétérogènes, tels que le coke de pétrole, les minerais réfractaires, mais aussi des résidus forestiers, voire des déchets industriels, municipaux ou domestiques.

« Pour briser la configuration biochimique complexe de ces produits, nous les traitons dans un réacteur chimique à de hautes températures, mais aussi sous forte pression, ce qui ouvre de nouvelles avenues. Ce traitement intense permettra de recueillir des gaz de synthèse dont on pourra tirer de l’énergie par combustion. On pourra aussi recombiner les molécules de ces gaz pour obtenir du biodiesel ou des produits à structures chimiques plus simples comme de l’éthanol », explique le Pr Chaouki.

Un des principaux défis réside dans le comportement encore inconnu de ces matières d’une grande viscosité lorsqu’on les expose à des températures et à des pressions élevées. « Grâce à deux réacteurs uniques au Canada, dont l’un est capable de chauffer la matière à 1200 degrés Celcius, soit deux fois plus que les systèmes conventionnels, et à une pression pouvant atteindre 20 atmosphères, nous allons pouvoir étudier le comportement hydrodynamique des produits soumis à des traitements extrêmes. Cette meilleure compréhension du comportement des matières ainsi que des réactions qui vont se produire nous permettra de modéliser les procédés les plus performants », déclare le Pr Fradette.
Les procédés qui seront mis au point devraient apporter des clés précieuses pour les projets de fabrication de brut synthétique à très haute valeur de la multinationale Total, partenaire de la Chaire.

Les déchets, nouvelle source d’énergie

Ces procédés pourraient également donner un nouveau souffle à l’industrie du traitement des déchets. « Le tri des matières plastiques tel qu’il se pratique actuellement est une méthode non rentable, car compliquée et coûteuse à mettre en œuvre. Or, il est tout à fait envisageable de soumettre ces matières plastiques à un traitement par procédé polyphasique, qui rendrait le tri caduc. Et c’est vrai pour toutes sortes de déchets, rapporte le Pr Fradette. Les perspectives sont immenses! »