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[[Image:Holzvergaser_Güssing.jpg|vignette|La centrale de [[Güssing]], [[Burgenland]] (frontière austro-hongroise) convertit des copeaux de bois en ''syngaz'' pour les besoins de l'agglomération<ref>[http://www.waldwissen.net/waldwirtschaft/holz/energie/wsl_wandlungsfaehiger_energietraeger/index_FR « Le bois, un agent énergétique multiforme »], sur waldwissen.net.</ref>.]]

La '''gazéification''' est un processus à la frontière entre la [[pyrolyse]] et la [[combustion]]. Celui-ci permet de convertir des matières carbonées ou organiques en un [[gaz de synthèse]] combustible (souvent appelé « ''{{langue|en|syngas}}'' » ou « ''{{langue|en|syngaz}}'' »), composé majoritairement de [[monoxyde de carbone]] (CO) et de [[dihydrogène]] (H<sub>2</sub>), contrairement à la combustion dont les produits majoritaires sont le [[dioxyde de carbone]] ({{CO2}}) et l'[[eau]] (H<sub>2</sub>O).

== Principes ==

Par réaction [[Thermochimie|thermochimique]] à des températures élevées et avec un déficit en oxygène (ou en injectant une quantité contrôlée d'oxygène/ou de la vapeur) à haute température ({{tmp|600|1800|°C}}), la matière carbonée est pyrolysée. L'énergie apportée par la combustion des produits de pyrolyse permet ensuite la gazéification et/ou la réaction des gaz de combustions avec la matière carbonée. L'équilibre entre la pyrolyse et la combustion reste délicat et le gaz obtenu par gazéification contient, comme pour tous dispositifs de combustion, de nombreux composés indésirables tels que des [[oxyde d'azote|oxydes d'azote]] (NO<sub>x</sub>), du [[sulfure d'hydrogène]] (H<sub>2</sub>S) et des goudrons à [[Benzène|cycle benzénique]]. Des procédés de purification sont ainsi nécessaires pour utiliser le gaz dans un autre dispositif. 

Le [[charbon]] est généralement utilisé, bien que le [[gaz naturel]], les résidus du [[pétrole]], la [[biomasse (énergie)|biomasse]], les [[déchets ménagers]] ou les [[boues d'épuration]] puissent aussi servir de matières premières. L'énergie issue de la combustion du syngas est considérée comme renouvelable lorsque de la biomasse est utilisée avec un bilan en carbone neutre. En outre, la gazéification est une méthode réputée plus efficace que l'incinération pour la production d'électricité car elle permet d'alimenter des [[turbine à gaz|turbines à gaz]], voire des [[Pile à combustible|piles à combustible]]. Le syngas peut aussi servir à produire du méthanol, de l'hydrogène, ou des carburants de synthèse via le [[procédé Fischer-Tropsch]]. En outre, la  température d’utilisation du réacteur, supérieure à la température de fusion des cendres d'environ {{unité|1200|°C}}), est favorable à la purification ou au raffinage du gaz obtenu, en éliminant les cendres et le [[chlorure de potassium]].

À la différence des processus biologiques comme la [[digestion anaérobie]], qui produisent du méthane ou du [[biogaz]], la gazéification permet un meilleur contrôle des réactions chimiques et un temps de séjour du produit plus court (entre 1 seconde et 3 heures pour les procédés en lit fixe). Cependant, le terme syngaz est bien moins précis, sur un plan qualitatif que les termes de biogaz, gaz naturel, [[butane]] ou [[propane]], qui sont les autres grandes catégories de gaz combustibles. En effet, le syngaz désigne le procédé dont il est dérivé, c'est-à-dire la gazéification, mais ne donne pas d'indication qualitative précise sur sa composition, ni sur son pouvoir calorifique. Le syngaz peut en effet être très riche en CH4, et contenir beaucoup de gaz inertes tels que le [[Dioxyde de carbone|CO2]] ou le [[azote|N2]], mais peut aussi être un concentré quasi exclusif d'[[hydrogène|H2]] et de [[Monoxyde de carbone|CO]]. Selon les compositions de Syngaz, on peut avoir des différences considérables de pouvoir calorifique inférieur, qui peuvent aller de moins de {{unité|3500|kJ/Nm|3}} jusqu'à plus de {{unité|11500|kJ/Nm|3}}.

== Chimie ==
Dans un réacteur de gazéification, la matière carbonée traverse plusieurs étapes : 
* la [[pyrolyse]] (ou volatilisation) se produit par agitation thermique des molécules carbonées. Des particules volatiles sont libérées et il se forme un gaz et une matrice solide appelée char. En fonction des conditions d'utilisation du procédé le gaz peut condenser pour former un liquide nommé ''{{langue|en|bio-oil}}'' ;
* la [[combustion]] permet d'obtenir les hautes températures nécessaires dans le réacteur pour la pyrolyse et le séchage du produit à traiter. Cette combustion dégage d'ailleurs de la chaleur utilisable pour la phase ultérieure de gazéification. Si l'on désigne par la lettre C le [[carbone]] apporté par un [[composé organique]], la réaction de base est ici : <math>{\rm C} + \begin{matrix} \frac{1}{2} \end{matrix}{\rm O}_2 \rarr {\rm CO}</math> ;
* la gazéification proprement dite est le [[vaporeformage]], réaction de l'[[hydrocarbure]] avec le [[dioxyde de carbone]] et la [[vapeur d'eau]] ambiants, réaction qui dégage du [[monoxyde de carbone]] et du [[dihydrogène]] : <math>{\rm C} + {\rm H}_2 {\rm O} \rarr {\rm H}_2 + {\rm CO}</math> ;
* en outre, la vapeur d'eau se recombine inévitablement avec le monoxyde de carbone selon une [[Équilibre chimique|réaction réversible]] appelée [[réaction du gaz à l'eau]]. Aux températures qui règnent dans un réacteur, cette réaction tend à équilibrer rapidement les concentrations en monoxyde de carbone, vapeur d'eau, dioxyde de carbone et hydrogène : <math>{\rm CO} + {\rm H}_2 {\rm O} \lrarr {\rm CO}_2 + {\rm H}_2</math>.

En principe, il n'est nécessaire d'injecter qu'une quantité limitée d'[[oxygène]] ou d'[[air]] dans le réacteur : celle-ci permet la combustion d'une partie des matières premières introduites, combustion qui dégage suffisamment de monoxyde de carbone et de chaleur pour déclencher la gazéification tout en entretenant la combustion de ce qui reste de matière organique.

== Histoire ==
=== Du gaz manufacturé à l'essence synthétique ===
{{article connexe|histoire du gaz manufacturé}}
[[Image:Adler Diplomat 3 GS mit Holzgasgenerator-hinten rechts.JPG|thumb|240px|Voiture allemande ''Adler Diplomat'' (1938) munie d'un gazogène.]]
Le procédé de gazéification fut mis en œuvre dès le milieu du {{s-|XIX}} dans des [[usine à gaz|usines à gaz]] pour produire les [[gaz manufacturé]]s (qui prendront les appellations successives ''gaz hydrogène'', [[gaz d'éclairage]], [[gaz de ville]], etc.). Dans les usines à gaz, le gaz est essentiellement produit par distillation (en fait une [[pyrolyse]]) de la [[houille]] dans des [[cornue (industrie)|cornues]] ([[gaz de houille]]). D'autres gaz manufacturés sont produits par des procédés similaires, avec des succès variables à partir de [[bois]] ([[gaz de bois]]), de [[résine (végétale)|résines]] ([[gaz de résine]]), d'[[huile]]s ([[gaz d'huile]]), de [[schistes bitumineux]] ([[gaz portatif comprimé]]), des sous-produits de l'[[industrie pétrolière]] ([[gaz de pétrole]], etc.) Les gaz manufacturés seront progressivement remplacés dans leurs applications d'[[éclairage]], par l'[[électricité]] à partir de [[1880]], et dans leurs applications de [[chauffage]], par le [[gaz naturel]], à partir de la [[crise de 1929]], plus largement à partir de la fin de [[Seconde Guerre mondiale]]. La première usine à gaz est fondée en 1812 à [[Londres]]. En [[France]], la dernière usine à gaz, celle de [[Belfort]], en [[Franche-Comté]] ferme en [[1971]].

Au début des années 1920, [[Eugène Houdry]], en France, fabrique de l'[[essence synthétique]] à partir de [[lignite]], mais son procédé, trop coûteux, sera abandonné en 1930. Simultanément, deux chimistes allemands, [[Franz Fischer|Fischer]] et [[Hans Tropsch|Tropsch]] parviennent à [[Procédé Fischer-Tropsch|liquéfier un gaz synthétique produit à partir du charbon]]. [[Friedrich Bergius]] met également au point un procédé consistant à faire réagir de l'[[hydrogène]] avec du [[Houille|charbon]] et des [[goudron]]s à une température de {{tmp|450|°C}} sous une pression de {{unité|200|[[Atmosphère (unité)|atmosphères]]}}, en présence d'un [[catalyse]]ur.

Au cours de la Seconde Guerre mondiale, en France, par suite de la pénurie d'essence en [[zone occupée]], on eut à nouveau recours aux [[gazogène]]s pour faire fonctionner les véhicules<ref>Voir, pour l'histoire du gazogène : {{en}} [http://membres.lycos.fr/rotarysu/nouvelle.htm Gas Generator Project].</ref>. Mais sur le plan industriel, ce sont les impératifs militaires allemands qui forcent à l'usage d'essence synthétique. De nombreuses usines en fabriquent, avec des rendements variables. Certaines sont situées dans les [[camp de concentration|camps de concentration]] (la Pologne, après la guerre, conservera quelque temps un site expérimental à [[Auschwitz]]). La principale usine de production d'essence synthétique était située sur le site industriel de [[Blechhammer]]. À la suite de la défaite nazie, les données et les rapports techniques relatifs ont été récupérés par la Technical Oil Mission<ref>[http://www.fischer-tropsch.org Voir T.O.M.], sur ''fischer-tropsch.org''.</ref> anglo-américaine. Mais après la découverte des champs pétrolifères d'Arabie Saoudite, on abandonna le procédé Fischer-Tropsch, car la voie synthétique ne représentait plus une alternative rentable vis-à-vis de la prospection. 

Cependant, dans les années 1950, l'[[Afrique du Sud]] développa une large gamme d'hydrocarbures synthétiques. Elle y fut contrainte par deux facteurs : sa politique d'[[Apartheid en Afrique du Sud|apartheid]], qui causa un blocus des [[produit pétrolier|produits pétroliers]], puis, bien plus tard, par l'arrêt des livraisons en provenance de l'[[Iran]], seul fournisseur du pays, et ce jusqu'à la [[révolution iranienne|révolution qui renversa le régime du Shah]].

=== Applications actuelles ===
On utilise aujourd'hui surtout la gazéification à l'échelle industrielle pour produire de l'électricité à partir de combustibles fossiles tels que le charbon. La gazéification est également utilisée dans l'industrie sous la forme de [[Cycle combiné à gazéification intégrée|cycles combinés à gazéification intégrée]] (CCIG), qui permettent, outre la génération d'[[électricité]], de produire de l'[[ammoniac]] et des [[hydrocarbure]]s, notamment du [[méthane]] et de l'[[hydrogène]] pour alimenter des [[pile à combustible|piles à combustible]]. D'ailleurs, la technique du [[cycle combiné]] à gazéification intégrée est également plus efficace que les technologies conventionnelles pour séparer le {{CO2}}. On disposait déjà au début des années 1970 d'installations expérimentales mettant en œuvre ce principe et certaines usines construites dans les années 1990 sont maintenant pleinement opérationnelles.

Ces dernières années, on a mis au point des techniques permettant la gazéification de déchets plastiques, une ressource particulièrement énergétique. Une usine en [[Allemagne]] permet la conversion massive de déchets plastiques en [[essence synthétique]] puis en [[méthanol]]<ref>{{lien web|url=http://www.svz-gmbh.de/GB/Seiten/rahmtec.html|titre=conversion de déchets en méthanol}}.</ref>. 

On emploie beaucoup en [[Inde]] des mini-réacteurs à biomasse en contexte rural, en particulier dans l'État du [[Tamil Nadu]] (Inde du sud). La plupart de ces installations, gérées par les [[gram panchayat]]s, alimentent à raison de 9 kW l'éclairage public et des pompes pour l'eau potable. Bien que techniquement viables, elles posent un certain nombre de problèmes de maintenance et de difficultés tant politiques que financières. La plupart ne fonctionnent plus au bout d'un à trois ans.

== Les procédés de gazéification ==

Il existe à l'heure actuelle une quarantaine de procédés de gazéification opérationnels ou au stade de recherche regroupé en 5 familles :
* la gazéification en lit fixe à contre-courant ;
* la gazéification à lit fixe à co-courant ;
* la gazéification en [[lit fluidifié]] (circulant, dense et double) ;
* la gazéification en lit entraîné ;
* la gazéification allothermique par plasma thermique<ref>D'après M.R. Beychok, ''Process and environmental technology for producing SNG and liquid fuels'', U.S. EPA report EPA-660/2-75-011, mai 1975</ref>{{, }}<ref> M.R. Beychok, ''Coal gasification for clean energy'', Energy Pipelines and Systems, mars 1974.</ref>{{, }}<ref> M.R. Beychok, ''Coal gasification and the Phenosolvan process'', American Chemical Society 168th National Meeting, Atlantic City, septembre 1974.</ref>.

[[image:Gasifier types.svg|vignette|lang=fr|centre|upright=2.5|Principaux types de réacteurs de gazéification.]]

=== Réacteur en lit fixe à contre-courant === 
Il comporte un lit solide de produit ([[carburant]]) à traiter (par exemple de la [[houille]] ou de la biomasse), généralement vertical, à travers lequel on force la [[convection]] d'un [[comburant]] ([[vapeur d'eau]], [[dioxyde de carbone]], [[dioxygène|gaz oxygène]] ou air). Les particules minérales, indifférentes à la réaction (PCI nul), peuvent être évacuées sous forme de cendres ou de [[mâchefer]] ; mais pour former des scories ou du [[mâchefer]], il faut que le réacteur développe des températures supérieures à la température de fusion des cendres, c'est-à-dire que le lit solide présente une grande résistance mécanique et conserve une bonne [[porosité]] malgré la température et la pression du réacteur. Toutefois, certaines améliorations récentes ont permis d'assouplir ces conditions. Le rendement en gaz de ce type de réacteur est relativement faible. Le [[rendement thermique]] est élevé dans la mesure où les gaz sont produits à une température relativement basse, mais cela signifie aussi que la réaction dégage également une proportion appréciable de [[goudron]]s et de [[méthane]] : aussi le gaz produit doit-il être soigneusement raffiné ou recyclé dans le réacteur avant distribution.

=== Réacteur à lit solide à injection === 
Il est similaire au précédent, mais le comburant gazeux (l'oxygène) est injecté vers le bas (c'est pourquoi les Anglo-Saxons l'appellent « ''{{lang|en|down draft}}'' »). Il faut chauffer en permanence l'extrémité supérieure du lit solide, soit en brûlant une certaine fraction de carburant, soit par apport thermique extérieur. Les gaz produits sont libérés à une température élevée, et l'on récupère souvent une partie de cette chaleur pour la communiquer au comburant à injecter à l'extrémité supérieure du lit solide : on rejoint ainsi pratiquement le niveau de rendement thermique du système ''à contre-courant''. L'avantage de ce procédé réside dans le fait que les goudrons qui peuvent se former doivent ici [[percolation|percoler]] à travers la chaude matrice poreuse de carburant : ainsi, le taux de goudron est beaucoup plus faible que dans le type de réacteur précédent.

=== Réacteurs à lit fluidifié ===
Dans ceux-ci, le carburant est [[Lit fluidifié|fluidisé]] dans un mélange [[vapeur d'eau]]-[[dioxygène|oxygène]], ou dans l'air. Les particules minérales sont récupérées sous forme de cendre, ou [[précipité|précipitent]] sous forme de lourds nodules de mâchefer. Comme les réacteurs produisant de la cendre opèrent à température relativement basse, il faut que le carburant fluidifié soit hautement réactif : les charbons grossiers conviennent bien à ce genre de centrale. Les réacteurs à précipitation mettent en œuvre des températures légèrement supérieures, et consomment plutôt des houilles de bonne qualité. Le rendement en gaz est supérieur aux réacteurs à lit solide, mais inférieur aux réacteurs à lit entraîné. L'efficacité de la gazéification peut être affectée par l'élimination de matière carbonée. Pour augmenter le rendement en gaz, on peut recycler ou rebrûler les produits solides. Les réacteurs à [[lit fluidifié]] sont particulièrement indiqués pour les hydrocarbures susceptibles de dégager des cendres corrosives ou abrasives, qui endommageraient l'enceinte d'un réacteur à lit fixe : les [[Biomasse (énergie)|déchets verts]] présentent généralement une teneur élevée en cendres de ce type.

=== Réacteurs en lit entraîné ===
Dans ceux-ci, on injecte le combustible finement pulvérisé, qu'il soit solide ([[suie]]) ou liquide (hydrocarbure) dans un jet d'[[dioxygène|oxygène]]. La réaction se produit au milieu d'un nuage de très fines particules. Compte tenu de la haute température requise et de leur facilité à être réduits en poudre, la plupart des charbons conviennent pour ce genre de procédé. Haute température et pression élevée signifient également que le rendement en gaz de ce type de réacteur est élevé ; en revanche, le rendement thermique est un peu inférieur car il faut refroidir les gaz produits avant qu'ils puissent être raffinés, compte tenu des techniques de raffinage actuelles. Grâce aux fortes températures utilisées, goudrons et méthane ne peuvent se former (…) et les gaz produits en sont exempts, mais cela se paie au prix d'une consommation en oxygène plus élevée que dans les autres types de réacteur. Cela dit, les réacteurs à lit entraîné réduisent la plupart des impuretés minérales en [[mâchefer]] car ils dépassent de beaucoup la température de fusion des cendres. La fraction restante des cendres se retrouve soit sous forme de [[Filler (géotechnique)|cendres volantes]], soit sous forme de [[suie]] noirâtre. Certains carburants, notamment les déchets verts, donnent naissance à des cendres corrosives (Chlore) pour la [[céramique]] [[Matériau réfractaire|réfractaire]] qui forme le revêtement interne de l'enceinte. C'est pourquoi certains réacteurs à lit entraîné et aussi pour avoir un réacteur adiabatique pour limiter les pertes thermiques, plutôt que de comporter un revêtement interne en céramique, contiennent une double enceinte refroidie par un courant d'eau ou de vapeur, dont la paroi est couverte d'une croûte de mâchefer, qui oppose un bouclier à la corrosion. D'autres carburants dégagent, eux, des cendres dont la température de fusion est réellement très élevée. Dans ce cas, on mélange le plus souvent la matière première avec de la poudre de [[craie]], faisant office de [[Fondant (chimie)|fondant]], avant de l'introduire dans le réacteur. L'apport d'une modeste quantité de craie suffira généralement pour faire chuter la température de fusion. La poudre doit aussi être plus fine que pour les autres types de carburant : cela implique qu'il faut dépenser davantage d'énergie pour la préparation de la poudre faisant carburant. Mais ce qui représente, et de loin, la plus grande dépense d'énergie dans les réacteurs à lit entraîné, c'est encore la préparation du dioxygène.

=== Réacteurs par plasma thermique ===
Ils ont l'avantage de produire un champ de température pouvant aller jusqu'à {{formatnum:20000}} K ({{formatnum:3000}} K maximum obtenu par combustion) sans utiliser d'apport en oxygène indispensable à la combustion. L'utilisation d'eau est justifiée par le gain économique qu'elle procure en évitant la séparation de l'oxygène de l'air. En effet l'obtention d'oxygène nécessite une perte énergétique importante par séparation cryogénique de l'oxygène dans l'air. Les procédés à [[État plasma|plasma]] permettent de limiter les temps du séjour du produit dans le réacteur, de l'ordre de la milliseconde et principalement de produire des radicaux OH et O+ servant de catalyseur pour la dégradation des goudrons. {{refnec|La technique plasma donne une teneur en goudron plus faible que les autres dispositifs en sortie de procédé.}}

=== Autres procédés ===
[[Fichier:Winkler-Wirbelschicht-Vergaser.png|vignette|Principe du réacteur Winkler à [[Tourbillon (physique)|vortex]].<br />
Légende :<br />
— Kohle : charbon<br />
— Sekundär Sauerstoff : gaz carbonique secondaire<br />
— Primär Sauerstoff und Dampf : gaz carbonique primaire et vapeur<br />
— Ascheaustrag : récupération des cendres<br />
— Feinstaubrückführung : retour des poussières fines]]

Il existe enfin plus d'une quarantaine de procédés de gazéification dont le plus abouti, le ''dual fluidized bed'', consiste à séparer le réacteur en deux parties. Une partie permet la gazéification du produit à la vapeur d'eau permettant de supprimer la dilution du gaz dans l'azote. L'autre partie brûle le ''char'' qui est la matrice solide restant après le stade de pyrolyse, c'est-à-dire n'ayant pas réagi dans le réacteur de gazéification. Le réacteur de combustion permet d'obtenir les hautes températures (>{{unité|1200|°C}}) nécessaires à la réaction fortement endothermique de « vapo-gazéification » (gazéification à la vapeur d'eau). Ce procédé utilise des [[catalyseur]]s tels que la [[dolomite]] qui permettent de limiter la teneur en goudrons et donne un gaz avec un pouvoir calorifique de l'ordre de {{unité|12000000|J/m|3}} (les autres procédés donnent 4 à {{unité|8000000|J/m|3}}). Il est à noter que ces procédés à double lit fluidisé ajoutent la plupart du temps du {{lequel|carburant d'origine fossile}} pour optimiser les réactions en augmentant la température du réacteur.

Une autre voie utilise le rayonnement solaire à l'aide d'une [[Lentille optique|lentille convergente]]. Ce procédé a fait l'objet d'études depuis les années 1970, mais de nombreuses limitations subsistent : température limitée à {{unité|1200|°C}} et rendements faibles notamment{{Référence nécessaire|date=mars 2020}}.

== Applications ==
=== Énergies renouvelables ===
{{Voir aussi|Bois énergie#Caractère renouvelable{{!}}Bois-énergie : Caractère renouvelable}}

Toute matière organique peut théoriquement être pyrolysée/gazéifiée, qu'elle soit d'origine [[énergie fossile|fossile]], comme le [[charbon]] utilisé dans les [[haut-fourneau]] depuis plus d'un siècle<ref>M. J. Seigle, « Considérations théoriques au sujet de la Composition des Gaz de combustion et Gazéification du Carbone (chaudières-gazogènes-hauts-fourneaux) », ''Revue de Métallurgie'', 18(2), 1921, p. 81-91 ([https://www.metallurgical-research.org/articles/metal/pdf/1921/02/metal19211802p81.pdf lire en ligne] {{pdf}}).</ref>, ou qu'il s'agisse de [[Biomasse (énergie)|biomasse]] ({{ex}} [[bois]]<ref>{{Ouvrage |prénom1=Richard |nom1=Capart |titre=La gazéification du bois : étude expérimentale et théorique de la pyrolyse du bois brut et des réactions d'oxydation du charbon de bois avec le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau |lieu=Compiègne |date=1991 |nature ouvrage=thèse de doctorat en génie des procédés |lire en ligne=https://www.theses.fr/1991COMPDE91 |consulté le=2022-12-20}}.</ref> ou [[charbon de bois]], bois carbonisé<ref>{{Article |langue=en |prénom1=Ding |nom1=Lu |prénom2=Kunio |nom2=Yoshikawa |prénom3=Tamer M. |nom3=Ismail |prénom4=M. |nom4=Abd El-Salam |titre=Assessment of the carbonized woody briquette gasification in an updraft fixed bed gasifier using the Euler-Euler model |périodique=Applied Energy |volume=220 |date=2018-06-15 |issn=0306-2619 |doi=10.1016/j.apenergy.2018.03.063 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626191830401X |consulté le=2022-12-20 |pages=70–86}}</ref> ou [[biochar]]<ref>{{Article |langue=en |prénom1=C. |nom1=Guizani |prénom2=F. J. |nom2=Escudero Sanz |prénom3=S. |nom3=Salvador |titre=Influence of temperature and particle size on the single and mixed atmosphere gasification of biomass char with {{H2O}} and {{CO2}} |périodique=Fuel Processing Technology |volume=134 |date=2015-06-01 |issn=0378-3820 |doi=10.1016/j.fuproc.2015.01.031 |lire en ligne=https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378382015000466 |consulté le=2022-12-20 |pages=175–188}}</ref>) ou encore de déchets de plastique ou [[Combustible solide de récupération|combustibles solides de récupération]] ; il est notamment possible d'en tirer de l'[[hydrogène]]<ref>A. Dufour, [https://agritrop.cirad.fr/552050/1/document_552050.pdf ''Optimisation de la production d'hydrogène par conversion du méthane dans les procédés de pyrolyse/gazéification de la biomasse''] {{pdf}}, thèse de doctorat, Institut national polytechnique de Lorraine, 2007.</ref>. Le processus peut aussi être intégré dans une [[cogénération]] ou [[trigénération]]<ref>{{Ouvrage |langue=fr |prénom1=Jessica |nom1=François |titre=Modélisation et évaluation environnementale des filières de cogénération par combustion et gazéification du bois |éditeur=[[université de Lorraine]] |date=2014-07-07 |nature ouvrage=thèse de doctorat en mécanique et énergétique |lire en ligne=https://hal.univ-lorraine.fr/tel-01750794 |consulté le=2022-12-20}}.</ref>.

Le gaz ainsi produit peut être transformé en une [[essence synthétique]] qui brûle en ne dégageant que de la [[vapeur d'eau]] et du [[dioxyde de carbone]]. Cette essence peut ensuite être transformée, de façon énergétiquement efficace, en méthane grâce à la [[réaction de Sabatier]], ou en [[ersatz]] de [[gazole]] pour les [[Moteur Diesel|moteurs Diesel]], par le [[procédé Fischer-Tropsch]].

On parle alors de « carburant propre », mais le procédé de gazéification peut générer des déchets toxiques ou polluants. De plus, quand la matière à gazéifier est contaminée par certains [[éléments traces métalliques]], même à faible dose, ces éléments peuvent jouer un rôle de [[catalyse]]ur perturbant ou améliorant le processus de gazéification. Ainsi, par exemple, si du [[nickel]] a contaminé un bois, il va améliorer les réactions de pyro-gazéification de ce bois, même à des taux aussi bas que {{unité|0,016 à 0,086 mol/kg}} de bois<ref name=ENickel2016/>. Ici, l'activité catalytique du nickel permet une production de gaz à une température plus basse d’environ {{unité|100 °C}}. Des études chimiques et thermodynamiques cherchent à identifier le rôle d'autres métaux lourds souvent présents dans le bois ou dans les déchets de bois et qui seront retrouvés dans les phases gaz, liquides et cendres ou mâchefers résiduels<ref name=ENickel2016>{{Ouvrage |prénom1=Marwa |nom1=Said |titre=Comportements et rôles des métaux lourds au cours de la pyro-gazéification de la biomasse : études expérimentales et thermodynamiques |éditeur=École nationale des Mines d'Albi-Carmaux |date=2016-12-14 |résumé=https://www.theses.fr/2016EMAC0015  |lire en ligne=https://www.theses.fr/2016EMAC0015/document |consulté le=2022-12-20}}.</ref>. Les composants non organiques présents dans la matière première à transformer, tels que les [[métalloïde]]s, [[métaux lourds]] et minéraux, sont piégés dans les [[cendre]]s volantes et éventuellement dans une matrice inerte, {{refnec|voire ré-utilisés comme [[engrais]]}}. 

Le bilan des émissions, quel que soit le carburant produit par gazéification, le procédé lui-même, ou les traitements qui peuvent suivre, ne consiste qu'en un faible{{Combien|date=mars 2020}} surplus de [[gaz à effet de serre]] comme le [[dioxyde de carbone]] (par la production et l'entretien des matériels). La combustion d'essence synthétique ou de combustibles émet du dioxyde de carbone, que la production de biomasse peut, en théorie et dans une certaine mesure, éliminer de l'atmosphère. S'il est vrai que d'autres carburants comme le [[biogaz]] et le [[biodiesel]] ont eux aussi un [[bilan carbone]] tendant vers le neutre, la gazéification permet, elle, d'utiliser une plus large gamme de matières premières ; pour produire une plus grande variété de carburants ; c'est une méthode potentiellement très efficace d'extraction d'énergie à partir de la biomasse : la (pyro)gazéification présente un rendement de 60 % (qu'il serait possible de porter à 80 % en présence de [[réseau de chaleur]])<ref>{{en}} [https://www.psi.ch/en/media/our-research/producing-synthetic-natural-gas-from-wood Producing Synthetic Natural Gas from Wood],[[Institut Paul Scherrer]].</ref>. 

Tant qu'elle ne conduit pas à [[surexploitation|surexploiter]] les ressources, notamment forestières et agricoles, la gazéification de la biomasse est l'une des sources d'énergie convaincantes, techniquement et économiquement, pour une économie à [[bilan carbone]] neutre<ref>{{lien web |langue=en |auteur=Peter Read |url=http://www.rsnz.org/topics/energy/ccmgmt.php |titre=''Carbon cycle management with increased photo-synthesis and long-term sinks'' |éditeur=Royal Society of New Zealand}}.</ref>. Peu d'usines de gazéification de biomasse de taille industrielle sont en place{{Référence nécessaire|date=mars 2020}}. Une usine de ce type a récemment été mise en service par CHO-Power (Groupe [[Europlasma]]) à [[Morcenx]] dans les [[Landes (département)|Landes]]{{Référence nécessaire|date=mars 2020}}.

L'[[Agence internationale de l'énergie]] (IEA) considère la pyrogazéification (de [[combustibles solides de récupération]], pneus, [[boues d'épuration]], ou bois pollués non réutilisables) comme une {{citation|industrie de niche}}<ref>{{Ouvrage |langue=en |titre=Outlook for biogas and biomethane |sous-titre=Prospects for organic growth |traduction titre=Perspectives pour le biogaz et le biométhane |éditeur=[[Agence internationale de l'énergie]] |pages=93 |url=https://www.connaissancedesenergies.org/sites/default/files/pdf-actualites/Outlook_for_biogas_and_biomethane.pdf |format=pdf |présentation en ligne=https://www.iea.org/reports/outlook-for-biogas-and-biomethane-prospects-for-organic-growth |passage=37}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage |langue=fr |titre=Transitions 2050 - Synthèse |pages=23 |url=https://librairie.ademe.fr/cadic/6529/transitions2050-synthese.pdf?modal=false |format=PDF |éditeur=[[Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie|ADEME]] | passage=5, {{nobr|tableau 1}} }}.</ref>.

=== Exemples ===

==== France ====
En France, plusieurs groupes, notamment [[Veolia]] et [[Suez (entreprise, 2015)|Suez]], projettent des installations de [[gazéification hydrothermale]] opérationnelles avant 2026. [[Vinci (entreprise)|Vinci]] Environnement devrait lancer un [[Projet pilote|pilote]] en 2024 en coopération avec l'américain [[Genifuel]]<ref>{{Article |auteur=Alexandra Delmolino |périodique=[[L'Usine nouvelle]] |titre=Gazéification hydrothermale : la filière française publie un livre blanc et affiche ses ambitions |date=2023-02-09 |lire en ligne=https://www.usinenouvelle.com/article/gazeification-hydrothermale-la-filiere-francaise-publie-un-livre-blanc-et-affiche-ses-ambitions. |numéro=2099426 |consulté le=14 décembre 2023}}.</ref>.

En mars 2021, [[GRTgaz]] lance un groupe de travail sur la gazéification hydrothermale<ref>{{Lien web |titre=La gazéification hydrothermale, une nouvelle technologie en test pour traiter les déchets organiques |url=https://www.lagazettedescommunes.com/855532/la-gazeification-hydrothermale-une-nouvelle-technologie-en-test-pour-traiter-les-dechets-organiques/ |site=[[La Gazette des communes]] |consulté le=2023-12-17}}.</ref>.

Dans le cadre du projet Gazhyvert 2, piloté par le [[Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives|Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives]] (CEA) et [[GRDF]], un démonstrateur industriel est en cours de développement pour permettre l'industrialisation de cette technologie à l'horizon 2025. Ce procédé pourrait contribuer à hauteur de {{unité|50 TWh}} à la production de [[gaz renouvelable]]s en France d'ici 2050, aux côtés de la [[méthanisation]], du [[power-to-gas]] et de la pyrogazéification<ref>{{Article |langue=fr |prénom1=Bérénice |nom1=Robert |titre=La gazéification hydrothermale réduit de 80 % l'empreinte carbone de la production de gaz selon une étude GRTgaz-Carbone4 |périodique=[[L'Usine nouvelle]] |date=2024-06-13|lire en ligne=https://www.usinenouvelle.com/article/la-gazeification-hydrothermale-reduit-de-80-l-empreinte-carbone-de-la-production-de-gaz-selon-une-etude-grtgaz-carbone4.N2214495 |consulté le=2024-10-11}}.</ref>{{,}}<ref>{{Lien web |langue=fr-FR |titre=Vers une industrialisation de la gazéification hydrothermale pour produire du biométhane |url=https://www.techniques-ingenieur.fr/actualite/articles/vers-une-industrialisation-de-la-gazeification-hydrothermale-pour-produire-du-biomethane-113475/ |site=[[Techniques de l'ingénieur]] |date=2022-08-09 |consulté le=2024-10-11}}.</ref>.

==== Belgique ====
{{Section à sourcer|date=mars 2020}}
À Charleroi, une entreprise est, depuis dix ans, l'un des pionniers en Europe dans la [[cogénération]] par gazéification de biomasse-bois, via des unités de petite taille, fournissant 300 kW électriques et 600 kW thermiques avec {{unité|1000|tonnes}} par an de bois, soit le besoin électrique de 500 ménages et le chauffage de 200 foyers), en produisant chaleur et électricité. Elle pense avoir fait sauter un verrou technologique qui conduira dans les prochaines années{{Quand|date=mars 2020}} la gazéification vers une croissance similaire à celle que connaît le secteur de l'éolien dans le monde. Dans les zones boisées, cette filière ne nécessite aucun réseau de transport ou de distribution particulier, et peut ainsi être accolée au secteur du bois (menuiseries, scieries), aux industries et PME ainsi qu'aux infrastructures collectives (écoles, piscines, bureaux, hôpitaux).

Autre cas, les cliniques universitaires de [[Mont-Godinne]] ([[Namur (province)|Namur]], Belgique) deviendront d’ici 2012, le premier hôpital belge alimenté majoritairement en [[énergie renouvelable]] grâce à la technologie développée par l’entreprise carolorégienne<ref>Entreprise [http://www.xylowatt.com Xylowatt].</ref>{{refinc|date=mars 2020}}.

==== Autriche ====
Le Renewable Energy Network s'est associé avec succès à plusieurs projets expérimentaux de gazéification de biomasse, y compris en utilisant une usine de gazéification à double [[lit fluidisé]], qui alimente depuis 2003 la ville de [[Güssing]] à raison de {{unité|2|MW}} en électricité et de {{unité|4|MW}} en chaleur, produites à partir de copeaux de bois<ref>[http://www.ficfb.at The FICFB-gasification system], sur ficfb.at</ref>.

=== Traitement des déchets ===
La gazéification par traitement thermique des déchets se pose aujourd'hui en concurrent de l'[[Incinération des déchets|incinération]], avec un coût potentiellement 30 % moins élevé que celui des techniques traditionnelles de stockage ou d'incinération, et plusieurs procédés sont en cours de développement. La gazéification des déchets, en effet, comporte plusieurs avantages par rapport à l'incinération<ref>[http://www.clubpyrogazeification.org/wp-content/uploads/2016/09/NoteStrategiePyroGaz02072015.pdf Note stratégique sur le développement de la filière  pyrogazéification], sur clubpyrogazeification.org</ref> :
* l'élimination des produits de combustion est effectuée directement sur le syngaz, alors que l'incinération produit un volume de fumée beaucoup plus important ;
* l'énergie électrique peut être produite par des moteurs et des turbines à gaz, qui sont moins onéreux et plus efficaces que le [[cycle de Rankine|cycle de la vapeur de Rankine]] utilisé dans les incinérateurs. Étant donné la nature des gaz produits, on pourrait même éventuellement utiliser une pile à combustible, mais ce type de générateur a des exigences sévères en ce qui concerne la pureté des combustibles et nécessite la purification de l'hydrogène ;
* la conversion chimique du ''syngaz'' permet de produire d'autres carburants de synthèse, et pas seulement du biocarburant pour le transport et la synthèse chimique. Certains procédés de gazéification soumettent les cendres chargées en [[métaux lourds]] à une très haute température de sorte qu'elles sont [[Vitrification (recyclage)|vitrifiées]] et deviennent ainsi inertées et chimiquement stables. 

La principale difficulté à laquelle sont confrontés les procédés de gazéification de déchets est de parvenir à un [[bilan énergétique]] acceptable (c'est-à-dire positif) en matière de production électrique. Le bon rendement de la conversion de gaz de synthèse en énergie électrique est en effet contrebalancé par une forte consommation d'énergie dans le prétraitement des déchets, par la nécessité de produire ou d'injecter de grandes quantités d'[[Dioxygène|oxygène pur]] (qui est souvent utilisé comme agent de gazéification), et par le coût d'élimination des gaz. Un autre problème se fait sentir dès que l'on met en œuvre le procédé à l'échelle industrielle : celui des délais de maintenance d'un site, car il faut, en considérant les technologies actuellement disponibles, impérativement nettoyer les réacteurs au bout de quelques mois d'activité, et donc interrompre la production, à moins de disposer d'usines prenant le relais.

On connaît aujourd'hui plusieurs procédés de gazéification de déchets, mais peu ont vraiment été développés et testés, et parmi le petit nombre qui ont été mis en œuvre dans de véritables usines de traitement de déchets, ils ont toujours été associés à l'emploi de combustibles fossiles<ref>[http://www.environment-agency.gov.uk/wtd/679004/679021/679065/ Études de cas] par l'Agence de l'environnement de l'Angleterre et du Pays-de-Galles.</ref>. 

Au Japon, à Chiba, une usine retraite des déchets depuis 2000 en utilisant un processus dit « Thermoselect<ref>[http://www.thermoselect.com Le procédé Thermoselect], une des rares techniques de retraitement des déchets par gazéification effective aujourd'hui.</ref> », mais elle n'a pas, à ce jour, fait état d'une production d'énergie positive.

== Notes et références ==

{{Références}}
{{Traduction/Référence|en|Gasification|202861035}}

== Voir également ==

=== Articles connexes ===

* [[Histoire du gaz manufacturé]]
* [[Réaction du gaz à l'eau]]
* [[Gazogène]]
* [[Vaporeformage]]
* [[Sortie des combustibles fossiles]]

=== Liens externes ===
{{Conventions bibliographiques|date=décembre 2022}}
* [http://www.gazeification.info Les principes de la gazéification]
* [https://atee.fr/energies-renouvelables/club-pyrogazeification Club Pyrogazéification]
* [https://books.google.com/books?id=8dSeVDpOxr4C&pg=PA234&lpg=PA234&dq=goudrons+gaz%C3%A9ification&source=bl&ots=R_JRXhR7Ia&sig=g4ceo3AbjEpW1zL4VxzHTwYXOgw&hl=en&ei=C95nTcC5NdeAhAeXxbnsDg&sa=X&oi=book_result&ct=result&resnum=4&ved=0CC8Q6AEwAw#v=onepage&q&f=false Les biocarburants par l'IFP]
* [http://bpe.epfl.ch/webdav/site/lasen/shared/import/migration/140.103%20-%20Projet%20GAZOBOIS.pdf Rapport gazéification]
* [http://ethesis.inp-toulouse.fr/archive/00000353/01/mermoud.pdf Thèse]
* {{en}} [http://www.rsnz.org/topics/energy/ccmgmt.php#2 La gestion du cycle du carbone par photosynthèse prolongée et puits de stockage],
* {{en}} [http://www.heatxfer.com Heat Transfer International Biomass Technology Experts]
* {{en}} [http://cgpl.iisc.ernet.in « Technique de gazéification » selon les experts du CGPL, Indian Institute of Science]

{{Portail|énergie|chimie|assainissement}}

{{DEFAULTSORT:Gazeification}}
[[Catégorie:Procédé chimique]]
[[Catégorie:Génie énergétique]]
[[Catégorie:Gestion des déchets]]
[[Catégorie:Gaz de synthèse]]
[[Catégorie:Charbon]]
[[Catégorie:Carbochimie]]