La Ferme du Faascht : un symbole de l’innovation agricole porté par le LIST

Dans le cadre du projet de recherche européen Perséphone, le Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST) s’est attaché à augmenter la synergie entre la ferme et la biométhanisation dans cette ferme qui a inauguré sa serre horticole et son site de biométhanisation, le 25 août 2023.

Les chercheurs du LIST ont concentré leurs efforts sur la conception d’un démonstrateur dont le but est de transformer la fraction de dioxyde de carbone (CO₂) contenue dans le biogaz en biométhane (CH4) par un procédé naturel et novateur appelé méthanation biologique. L’Institut a d’ailleurs déposé un brevet sur cette technologie.

Stockage et flexibilisation de l’électricité verte

La transition vers une économie à faibles émissions de carbone repose en grande partie sur l’utilisation accrue de sources d’énergie renouvelable, telles que l’énergie éolienne et solaire photovoltaïque. Cependant, la production intermittente de ces sources d’énergie pose un défi majeur pour la stabilité du réseau électrique. En cherchant à intégrer un procédé de méthanation biologique à son infrastructure, la Ferme du Faascht démontre sa volonté de convertir les crêtes de production d’électricité renouvelable en biométhane, une forme d’énergie sure et maîtrisée bénéficiant d’un large réseau de distribution. Pour parvenir à cet objectif, la ferme envisage l’installation d’un électrolyseur d’eau pour transformer l’électricité excédentaire en hydrogène, lequel sera mélangé au biogaz pour être convertie en méthane (au moyen de réacteur biologique), développé par les chercheurs du LIST. Le biométhane excédentaire ainsi produit permettra à la Ferme de réduire la consommation d’intrants organiques de ses digesteurs, tout en valorisant énergétiquement de grandes quantités de CO₂ qui serait autrement libéré dans l’atmosphère.

Le projet Perséphone a aussi révélé que les unités de biométhanisations peuvent jouer un rôle essentiel dans la flexibilisation du stockage d’électricité verte. En effet, en injectant du biométhane « électriquement » produit dans le réseau de gaz naturel, de telles unités permettraient d’exploiter une capacité de stockage énergétique équivalente à 3 à 4 mois de la consommation d’électricité de l’Union Européenne. Le processus de conversion de CO2 en biométhane développé au LIST offre donc une solution innovante pour rendre l’énergie renouvelable plus fiable et adaptable aux besoins en électricité. Cette capacité de stockage équivalente à plusieurs mois de consommation électrique témoigne d’un pas de géant vers un avenir énergétique durable et résilient.

Sébastien Lemaigre, ingénieur au sein du département Environmental Research & Innovation du LIST, indique : « Ce modèle de stockage innovant ouvre la voie à de nouvelles perspectives pour l’intégration et l’optimisation des énergies renouvelables dans le mix énergétique, renforçant ainsi la transition vers une économie bas-carbone tout en garantissant la fiabilité de l’approvisionnement énergétique. La Ferme du Faascht incarne la convergence réussie entre les énergies renouvelables et les avancées technologiques, notamment portée par les équipes de recherche du LIST. »

Fractionnement et raffinage du digestat

Au cœur de ce projet, l’objectif était également de révolutionner le fractionnement et le raffinage du digestat, un résidu organique de la méthanisation, en utilisant des approches novatrices telles que la séparation de phase solide-liquide, les techniques membranaires comme la nanofiltration et l’osmose inverse, ainsi que l’évaporation sous vide. Ces méthodes ont permis d’obtenir une gamme diversifiée de nouveaux produits tels que le compost, la litière et des engrais formulés à haute teneur en nutriments et en humus, répondant ainsi aux besoins variés de l’agriculture moderne. Le LIST a d’ailleurs soumis un brevet pour le développement de ces modèles.

Une des étapes majeures du projet a été la mise en place de techniques de séparation de phase solide-liquide, combinant les avantages de la nanofiltration et de l’osmose inverse. Ces méthodes ont permis de récupérer efficacement les composants précieux du digestat, tels que les nutriments et les substances humiques, tout en réduisant la quantité de résidus solides.

Le projet Perséphone a jeté les bases d’une agriculture circulaire et durable au cœur de la Grande Région, intégrant la production de bioénergie. Cette collaboration entre le LIST et d’autres partenaires du projet a ouvert la voie à une utilisation plus efficiente des ressources agricoles tout en promouvant la transition vers des pratiques respectueuses de l’environnement.

À la faveur du programme de financement JUMP du Luxembourg National Research Fund (FNR), le LIST poursuit ses recherches en explorant le potentiel de commercialisation du démonstrateur de méthanation biologique, développé dans le cadre du projet Persephone. Ce démonstrateur a pour objectif de produire davantage de biométhane à partir d’électricité renouvelable.

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