La thermolyse de la biomasse, maillon essentiel de la transition énergétique
Article paru dans le Bioénergie International n°96 de mai 2025
Intérieur du Centre de production d’hydrogène de Marolles, photo Haffner Energy
Depuis 32 ans, Haffner Energy convertit la biomasse en énergie thermique, en électricité et, plus récemment, en carburants durables : gaz renouvelable, hydrogène vert, SAF (Carburant d’Aviation Durable) et méthanol renouvelable.
La biomasse, unique substitut renouvelable au carbone fossile
La biomasse est l’un des deux piliers essentiels à la transition énergétique, au côté de l’électrification par des sources d’énergie renouvelables. La raison majeure est qu’elle est source de carbone biogénique, l’unique substitut renouvelable et durable au carbone fossile : fixé par les plantes via la photosynthèse à partir du CO₂ de l’air, le carbone dit biogénique peut être émis dans l’atmosphère sans affecter le budget carbone, contrairement au carbone fossile.
Ce cycle du carbone, qui n’est pas sans rappeler le cycle de l’eau, est un rouage essentiel à la transition énergétique et écologique. En effet, le carbone est un élément indispensable pour la production des carburants liquides durables et du gaz renouvelable qui peuvent remplacer les énergies fossiles dans des applications majeures, mauvaises candidates à l’électrification, comme l’industrie et les transports et fret aériens et maritimes.
Cette caractéristique capitale de la biomasse n’a pas échappé à Haffner Energy, une entreprise installée dans le département de la Marne en région Grand Est. Voilà 32 ans que la société développe son expertise dans la conversion de biomasse en énergie. Depuis 2015, l’entreprise investit tous ses efforts dans la production de gaz et carburants durables issus de résidus de biomasse.
Tous les types de biomasse sont exploitables
La technologie brevetée par Haffner Energy pour produire ses biocarburants par thermolyse est compatible avec tous les types d’intrants organiques solides : résidus agricoles, bagasse, taillis à courte rotation, résidus de vigne, rafle de maïs, cultures régénératives sur terres marginales, autres matières cellulosiques non alimentaires, boues de station d’épuration, lisiers, fumiers, fraction organique des déchets municipaux, fraction organique renouvelable des déchets industriels… Ces intrants sont pré-traités (séchage si besoin, broyage, mélange des types de biomasse en fonction de la saisonnalité…) afin de tirer la meilleure cinétique et le meilleur rendement possible de la thermolyse.
La stratégie de l’entreprise consiste à valoriser les résidus de biomasse (conformément à l’annexe IX de la directive européenne RED2, qui sera prochainement remplacée par la directive RED3) sans conflits d’usage, sous-exploités et collectés dans un rayon de moins de 100 km du site de production de carburants durables.
Afin de prévenir les conflits d’usage, les intrants sont sourcés parmi les résidus indésirables dans la chaîne alimentaire, humaine ou animale. Les résidus sylvicoles, bien que non ciblés de façon prioritaire, sont également exploitables : résidus de la sylviculture et de la filière bois (écorces, branches, coupes d’éclaircies pré-commerciales, feuilles, aiguilles, cimes, sciures, copeaux).
La thermolyse de la biomasse étaye une technologie brevetée
Le processus mis au point par Haffner Energy, et protégé par 80 brevets internationaux, consiste à convertir l’énergie primaire de la biomasse en gaz de synthèse (syngaz) par thermolyse puis reformage. Ce syngaz est riche en hydrogène (>45 %) et en carbone biogénique en raison de la composition moléculaire de la biomasse. Une fois amorcé, ce processus opère en mode d’autoconsommation énergétique.
La thermolyse est un processus thermochimique de décomposition de la biomasse par la chaleur (à environ 500°C). Allothermique (contrairement à la pyrolyse), elle s’effectue grâce à une source d’énergie externe en l’absence complète d’air ou d’oxygène. Ceci garantit la production d’un gaz de synthèse dénué d’azote, caractérisé du fait de sa richesse par une température adiabatique supérieure à 1 900°C, idéale notamment pour de nombreuses applications industrielles.
Deux co-produits sont directement issus de la thermolyse : d’une part, les gaz de thermolyse, qui sont un mélange de composants incondensables et condensables ; d’autre part, le biocarbone, un solide composé jusqu’à 90 % de carbone sous forme élémentaire. Prisé dans les applications agricoles d’amendement des sols (« biochar »), le biocarbone peut également servir d’ingrédient dans les matériaux de construction (« char »), et dans les deux cas, il est exploité comme puits de carbone. Une autre option consiste à gazéifier à son tour ce biocarbone pour augmenter la production de syngaz, ou à le valoriser comme source d’énergie renouvelable et de carbone biogénique pour la production d’e-carburants.
Dans un second temps, le reformage consiste à porter les gaz de thermolyse à très haute température (>1000°C) pour scinder les molécules à longue chaîne en molécules courtes (H₂, CO, CO₂, H₂O, CH₄, N₂ à plus de 99 %).
Appareillage du Centre de production d’hydrogène de Marolles, photo Haffner Energy
Un processus unique pour des solutions multiples
Le syngaz ainsi obtenu est porteur de plusieurs solutions d’énergies renouvelables : soit il peut être utilisé directement comme substitut au gaz naturel ; soit il peut être traité dans une unité de purification dite « TEPC » (Traitement Enrichissement Purification Compression) pour produire de l’hydrogène de qualité mobilité. Alternativement, il peut aussi être exploité comme un ingrédient essentiel dans la production de SAF ou de méthanol renouvelable.
Le syngaz est produit depuis juin 2024 au centre de production d’hydrogène, d’essais et de formation de Marolles, à proximité du siège de Haffner Energy dans la Marne. En février 2025, la production d’hydrogène a été lancée sur ce même site, dont le développement a été soutenu par la Région Grand Est et l’État à travers le programme France 2030 et le Fonds vert – Territoire d’industrie en transition écologique.
Produire l’hydrogène vert à partir de biomasse permettra d’être compétitif vis-à-vis du fossile dès 2025 tout en demeurant indépendant du réseau électrique. Cela sera possible également avec l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau, mais à condition d’exploiter de l’électricité renouvelable à moins de 20 €/MWh, ce qui sera envisageable à l’horizon 2030 sur des sites ayant des conditions optimales (vent, ensoleillement) et produisant des quantités massives d’hydrogène.
Perspectives des marchés des carburants durables
Même si le marché de l’hydrogène vert connaît des lenteurs au démarrage, il devrait néanmoins pouvoir trouver son rythme de croisière en Europe notamment, puisque l’Union européenne a fixé pour objectif de production 10 millions de tonnes par an en 2030, soit une quantité proche de 30 millions de tonnes équivalent pétrole.
Le SAF, quant à lui, devrait représenter entre 5 % et 10 % de la consommation totale de kérosène pour l’aviation civile en 2030, poussé par les différents mandats annoncés à travers le monde. L’objectif annoncé est d’atteindre en 2050 le net zéro, soit le remplacement de la quasi-totalité du kérosène fossile.
Philippe Haffner, photo Haffner Energy
Une chose est sûre, la puissance publique a un rôle déterminant à jouer, non seulement sur les fronts législatif et réglementaire, mais également par la mise en place de dispositifs financiers et/ou fiscaux qui permettent d’amorcer la pompe, tant au niveau de l’offre que de la demande.
L’une des difficultés actuelles est la tentation des gouvernements de remettre en question les efforts demandés pour le financement de la transition énergétique. Il est logique que, dans un premier temps, les énergies renouvelables représentent à la fois un coût, des contraintes, des investissements et des risques plus élevés que le recours aux énergies fossiles. Mais clairement, il s’agit d’un investissement incontournable sur le long-terme afin de contrer les coûts indirects prohibitifs induits par le changement climatique.
Contact : 03 26 74 99 10 – contact@haffner-energy.com – www.haffner-energy.com
Philippe Haffner, Co-Fondateur et Président-Directeur général de Haffner Energy
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