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Conversion d’émissions de CO2 en carburant d’aviation : Polytechnique Montréal dirige un projet de R-D avec l’appui de Québec

28 avril 2021 - Source : NOUVELLES

Un groupe de recherche du Département de génie chimique de Polytechnique contribue à une initiative de solution commerciale visant la production d’un carburant d’aviation à faible bilan carbone.

Carburant aviation faible bilan carbone
(Photo : Adobe Stock)


Le groupe de recherche Électrification des procédés intensifiés et catalyse (EPIC) de Polytechnique, dirigé par la professeure agrégée Daria Camilla Boffito, s’associe au consortium SAF+, à CCG Climat et au Centre d'études des procédés chimiques du Québec (CÉPROCQ) du Collège de Maisonneuve pour la tenue du projet « Développement et optimisation d'un design conceptuel d'usine de conversion de CO2 en carburants propres d'aviation ». Ce programme de R-D positionnera le Québec à l'avant-garde des technologies d'utilisation du carbone dans les domaines de l’aviation et des carburants.

Ce projet de recherche est soutenu par le ministère de l'Économie et de l'Innovation et le ministère de l'Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques du Québec, par l’entremise du pôle de recherche et d’innovation PRIMA Québec. Le gouvernement du Québec contribue 140 000 dollars au projet qui est évalué à plus de 840 000 dollars. Ce financement, obtenu grâce au programme Innov-R, provient du Fonds d’électrification et de changements climatiques, un fonds spécial entièrement consacré à la lutte contre les changements climatiques, qui permet la mise en œuvre des mesures du Plan pour une économie verte 2030.

« Innov-R a été spécifiquement créé pour qu’émergent des projets collaboratifs innovants dans les secteurs économiques stratégiques qui permettront au Québec de progresser et d’atteindre plus rapidement ses objectifs de réduction des émissions de GES », déclare Benoit Charette, ministre de l’Environnement et de la Lutte contre les changements climatiques, ministre responsable de la Lutte contre le racisme et ministre responsable de la région de Laval. « Le projet de Polytechnique Montréal visant la production d’un carburant d’aviation à faible bilan carbone commercialement viable en est un parfait exemple. Ce projet s’inscrit par ailleurs en droite ligne avec les objectifs de notre Plan pour une économie verte 2030, qui vise à réduire nos émissions dans le secteur des transports. »

Au Québec, le secteur des transports est le principal émetteur de GES. Ses rejets atteignaient 36,1 mégatonnes d’équivalent CO2 (Mt éq. CO2) en 2018, soit 44,8 % des émissions québécoises. Les émissions liées au transport aérien intérieur ont augmenté de 2,3 % de 1990 à 2018, pour atteindre 0,84 Mt éq. CO2, soit 1,04 % du total des émissions de GES du Québec en 2018.

Évaluation et essai de procédés technologiques

Le projet a trait au développement par le consortium SAF+ de la première plateforme technologique à l’échelle commerciale pour la conversion de dioxyde de carbone (CO2), issu de pollution industrielle, en carburant d’aviation propre. À l’aide d’électricité et de dihydrogène (H2) renouvelables, cette technologie a le potentiel de réduire les émissions de carbone de 80 % sur le cycle de vie comparé du carburant d’aviation conventionnel. Lors d’une première étape, on procède à une conversion de CO2 en monoxyde de carbone (CO) par voie catalytique, soit par réaction du gaz à l’eau inversée (reverse water-gas shift reaction en anglais). Ensuite, on procède à une réaction de CO et de H2 par voie catalytique, soit par réaction Fischer-Tropsch, afin d’obtenir des hydrocarbures liquides.

« Les deux étapes de cette plateforme technologique ont fait séparément l’objet d’activités de recherche et développement dans le passé. Toutefois, aucune étude approfondie n’a été réalisée quant à l’agencement de ces étapes pour la production de carburant d’aviation à partir de CO2, ni sur l’impact des choix technologiques sur la quantité de kérosène présent dans le mélange d’hydrocarbures qui serait produit par le procédé », explique la professeure Daria Camilla Boffito.

« L’objectif du projet est d’identifier parmi les options disponibles la configuration la plus prometteuse du point de vue techno-économique pour produire du carburant d’aviation, puis ensuite de valider et optimiser le procédé à une échelle pilote. Nous sommes prêts aussi à accompagner le consortium SAF+ durant la phase de commercialisation de la plateforme », ajoute-t-elle.

Daria C. Boffito, professeure adjointe au Département de génie chimique et titulaire de la Chaire de recherche du Canada en procédés mécanochimiques intensifiés pour la conversion de la biomasse de Polytechnique Montréal.
Daria Camilla Boffito, professeure agrégée au Département de génie chimique et directrice du groupe de recherche Électrification des procédés intensifiés et catalyse (EPIC).


Les activités de recherche académique dirigées par Polytechnique seront axées sur l’intégration des procédés ainsi que sur la conception d’un catalyseur et de réacteurs pour les deux étapes. Notamment, le groupe de recherche EPIC effectuera une conception intégrée des procédés et d’une nouvelle classe de catalyseurs Fischer-Tropsch qui permettront d’optimiser la sélectivité du carburant d’aviation.

En parallèle, une démonstration à l’échelle pilote des procédés et des catalyseurs sera réalisée au printemps 2021 dans le pôle de développement en chimie verte d’un site industriel situé dans l’est de l’île de Montréal. Cette démonstration aura lieu sur le même site que celui de Valorisation Carbone Québec, un projet de recherche et développement de solutions technologiques pour la capture et la valorisation de dioxyde de carbone (CO2) qui est dirigé par Louis Fradette, professeur titulaire et directeur du Département de génie chimique, et encadré par l’Institut de l’ingénierie durable et de l’économie carboneutre (IIDEC).

Le Centre d'études des procédés chimiques du Québec, pour sa part, accompagne le consortium SAF + en développant des protocoles analytiques et en rédigeant une procédure opérationnelle permanente pour les équipements de la phase pilote. Également, le CÉPROCQ distillera les produits finis et en vérifiera la conformité durant la phase pilote.

Une collaboration à fort potentiel

Le projet de recherche dirigé par Polytechnique Montréal permettra à terme aux compagnies aériennes canadiennes d'accéder à une source locale de carburant à faible émission de carbone afin de respecter des obligations réglementaires telles que le Régime de compensation et de réduction de carbone pour l'aviation internationale (Carbon Offsetting and Reduction Scheme for International Aviation, ou CORSIA en anglais) de l’Organisation de l’aviation civile internationale (OACI).

En plus de participer à la promotion des technologies propres et à la création d'emplois, cet effort collaboratif en recherche et développement fournira également une solution de réduction des émissions de carbone aux grands émetteurs, au moyen d’alternatives peu coûteuses qui seront fondées sur l'utilisation de l'hydroélectricité en dehors des heures de pointe.

« Je suis très heureuse de cette collaboration car nous pourrons en constater les effets positifs en temps opportun, dans un avenir pas trop lointain, et les avantages toucheront plusieurs sphères », indique la professeure Daria Boffito. « L'aspect environnemental est évident, mais il pourra y avoir des répercussions bénéfiques sur l'économie de l'est de Montréal et des zones aéroportuaires, ainsi que la création d’emplois spécialisés et hautement rémunérés. »

« SAF+ vise à être un pionnier dans le domaine du carburant d'aviation durable au Canada, et ce projet nous met sur la bonne voie, grâce au soutien du MEI et de PRIMA Québec », déclare Jean Paquin, président-directeur général du consortium SAF+.

« En nous associant avec des experts de Polytechnique Montréal et du CÉPROCQ, nous sommes sur le point d'accélérer le développement de notre projet et de devenir des leaders dans le domaine du carburant durable produit à partir de la capture du carbone », ajoute Alexandru Iordan, directeur technique et cofondateur du consortium SAF+.

« CCG Climat apporte son support au développement de projets de capture de CO2 depuis de nombreuses années et est fière d'être le principal expert climatique pour ce programme de R-D », souligne Pascal Geneviève, directeur de l'exploitation et cofondateur de CCG Climat.

PRIMA Québec, le pôle de recherche et d’innovation en matériaux avancés, anime et soutient l’écosystème des matériaux avancés, un moteur d’innovation et de croissance pour le Québec. Par son accompagnement et le financement offert, il contribue à stimuler la compétitivité des entreprises québécoises en leur permettant de profiter de l’expertise en recherche. En tant que regroupement sectoriel de recherche industrielle (RSRI), PRIMA Québec compte sur le soutien financier du gouvernement du Québec et du secteur privé pour favoriser les relations recherche-industrie.


En savoir plus

Fiche d’expertise de la professeure Daria Camilla Boffito
Fiche d’expertise du groupe de recherche EPIC
Site du Département de génie chimique
Site du Centre d'études des procédés chimiques du Québec (CÉPROCQ)
Site du consortium SAF+
Site de PRIMA Québec

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