L’avenir dans le marc de café

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(CC0 Public Domain, www.publicdomainpictures.net)

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En raison de son important teneur en azote, le marc de café est un engrais que l’on utilise volontiers dans son jardin. Eliminé de cette manière, il contribue aujourd’hui déjà, à petite échelle, à une gestion écologique des déchets. Mais son potentiel est loin d’être épuisé: une méthode développée au PSI permet de produire du méthane, un gaz combustible, à partir de marc de café. Des chercheurs du PSI ont réussi à en faire la démonstration dans le cadre d’un essai pilote mené en collaboration avec le groupe alimentaire Nestlé, dont la production de café soluble génère du marc de café et qui souhaiterait voir ce dernier réutilisé de manière utile.

Lors de la fabrication de ses produits, l’industrie agroalimentaire suisse génère environ un million et demi de tonnes de déchets organiques par année. De fait, elle cherche avec intérêt, d’un côté, à réduire autant que possible les déchets que génèrent ses processus et, de l’autre, à rendre réutilisables certains déchets inévitables. Aujourd’hui déjà, les trois quarts des déchets qu’elle occasionne sont recyclés sous forme d’alimentation pour animaux. Un peu plus de 9% sont compostés et tout juste 11,5% exploités pour produire de l’énergie.
Le potentiel de la production d’énergie à partir de déchets, notamment, est encore loin d’être épuisé: ces derniers permettent en effet de fabriquer du biométhane, un gaz précieux. Dans le cadre d’un essai pilote en collaboration avec le groupe alimentaire suisse Nestlé, des chercheurs du PSI viennent de démontrer qu’il est possible produire du biométhane à partir de marc de café également. Pour ce faire, ils ont recouru à une méthode développée au PSI.
Du biométhane à partir de résidus de café
Nestlé a mis à disposition pour l’essai des résidus de café humides générés par la fabrication de café soluble. Ces résidus ont été ensuite chauffés à une température d’environ 450°C et soumis à une pression d’environ 300 bar dans une installation d’essai spéciale au PSI. L’eau contenue dans le marc de café passe alors à un état dit supercritique où elle n’est ni à l’état liquide, ni à l’état gazeux. L’avantage est le suivant: les sels nutritifs que contient le marc de café ne se dissolvent pas comme ils le feraient dans de l’eau normale, mais peuvent être facilement séparés. Lors d’une étape suivante, le recours à un catalyseur permet de produire du méthane à partir de ce qui reste du marc de café.
Les premiers résultats sont prometteurs: lors de l’essai pilote, quelque 60% de l’énergie contenue dans le marc de café a pu être convertie en méthane. Nous avons réussi à démontrer la faisabilité technique de la production de méthane à partir de résidus de café, explique Frédéric Vogel, chef du groupe Génie de procédés catalytiques au PSI et professeur en énergies renouvelables à la Haute Ecole spécialisée du Nord-Ouest de la Suisse. Néanmoins, un test pratique solide nécessitera une installation plus puissante: C’est seulement après que nous ferons calculer les résultats des chercheurs à l’échelle industrielle, poursuit Frédéric Vogel. Une installation de ce type est actuellement en construction au PSI. Tirer au clair la question de l’économicité de la méthode constitue une autre étape ultérieure importante. Car c’est seulement une fois cette dernière assurée qu’il vaut la peine d’utiliser la méthode dans l’industrie agroalimentaire.
Un procédé avec une grande diversité d’utilisation
Entre-temps, les chercheurs du PSI réfléchissent déjà aux voies qui permettraient de tirer encore davantage du marc de café. A ce niveau, leur recherche revient sur l’utilisation de ce dernier en tant qu’engrais, connue depuis longtemps. Car leur essai pilote a aussi montré que les sels nutritifs séparés, en particulier l’azote qui leur est lié, étaient susceptibles de donner un engrais de haute qualité. Une approche prometteuse, que les chercheurs aimeraient maintenant aussi continuer à explorer.
Par ailleurs, la méthode développée au PSI peut être appliquée à tous les types de déchets organiques avec une teneur suffisante en eau. Le méthane obtenu peut être exploité de diverses façons. Il peut être injecté dans le réseau de gaz ou être utilisé pour produire de l’électricité. Le grand avantage du procédé réside dans le fait que les déchets, souvent humides, n’ont pas besoin d’être séchés à grand frais pour qu’il soit possible de les utiliser pour produire de l’énergie. Comparé aux autres méthodes, comme l’incinération des déchets, cela permet d’économiser de l’énergie et de réduire les coûts. Le défi avec notre approche, c’est qu’il faut chaque fois optimiser le procédé en fonction des différentes compositions des déchets organiques, détaille Frédéric Vogel. Le catalyseur utilisé dans le procédé joue à cet égard un rôle important et son étude est aussi un sujet de recherche au PSI.
L’essai pilote a été réalisé à la plateforme ESI du PSI dans le cadre du pôle de compétences dévolu à la bioénergie, le SCCER BIOSWEET. La plateforme ESI (pour Energy System Integration) est une plate-forme d’essai où recherche et industrie peuvent tester des solutions prometteuses en matière d’intégration des nouvelles énergies renouvelables dans le système énergétique suisse. L’énergie solaire, l’énergie éolienne et l’énergie de la biomasse figurent au nombre de ces nouvelles énergies renouvelables. Le SCCER BIOSWEET est l’un des pôles de compétences initiés par la Confédération à la suite du plan d’action Recherche énergétique suisse coordonnée et dédiés à la recherche énergétique. Il est dirigé par le PSI et son objectif est d’augmenter la contribution de la bioénergie à l’approvisionnement énergétique en Suisse.
Texte: Institut Paul Scherrer/Martina Gröschl