Hydrogène : Catalyse et GRTGaz développent un revêtement pour protéger les réseaux Développement durable | 04.12.20

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A l’occasion du 4e Live Innogaz organisé par l’Association Coénove, la société Catalyse a présenté une solution de revêtement protecteur permettant de maximiser l’injection d’hydrogène dans les réseaux de transport de gaz. L’innovation qui est encore en phase de recherche et développement, fait partie des projets sélectionnés par GRTGaz dans le cadre du concours Open Innovation Factory lancé en 2018. Précisions.

Le 4e Live Innogaz a mis l’hydrogène à l’honneur, une énergie « d’avenir » qui reçoit, depuis un certain temps, une attention toute particulière de la part du Gouvernement. Rappelons que dans le cadre de la stratégie nationale de l’hydrogène, 7 milliards d’euros seront débloqués en faveur de la filière d’ici 2030, dont 2 milliards d’euros intégrés dans le Plan de relance. 

Innover pour préparer la décarbonation

En guise d’introduction, le président de Coénove, Bernard Aulagne a rappelé que l’association portait une double conviction : l’atteinte des objectifs de transition énergétique ne peut se faire que « par une approche fondée sur la complémentarité des énergies ». Une complémentarité où « le gaz, de plus en plus renouvelable, et 100% renouvelable d’ici 2050, à un rôle important à jouer. Cette double conviction est plus que jamais d’actualité ». 

« Pour relever cet enjeu très ambitieux, l’innovation à un rôle essentiel à jouer pour permettre à l’ensemble de la filière gaz de s’adapter, d’innover, de préparer cette échéance de décarbonation. Et cette innovation de la filière gaz est déjà très présente sur l’ensemble des maillons de la chaine », a-t-il poursuivi, regrettant que les solutions soient encore trop souvent « méconnues » ou « non méconnues à leur juste valeur ». 

La cession Innogaz du 2 décembre s’est intéressée à la partie réseau et transport. « Il est évident que pour véritablement se développer, et trouver sa pleine place dans le mix énergétique français, l’hydrogène devra s’appuyer sur l’ensemble des réseaux de gaz ». Mais encore faut-il que l’hydrogène puisse circuler sans compromettre les réseaux. « L’innovation dont nous allons parler vise à faire en sorte que le réseau gaz puisse être converti et accepte la molécule hydrogène », souligne Bernard Aulagne. En effet, selon une étude européenne, 75% des réseaux sont en capacité de s’adapter pour accueillir de l’hydrogène.  

Un revêtement protecteur en phase de test

La société Catalyse travaille depuis 30 ans dans le domaine de la chimie et des matériaux polymères. Isabelle Kondolff, directrice innovation, Quality & IP, a détaillé : « Nous avons deux activités principales : Catalyse Expertise qui est orientée sur l’ingénierie analytique, et Catalyse Innovation, qui travaille sur la modification des polymères, la micro-encapsulation pour aboutir à des matériaux intelligents ». Catalyse propose des prestations à partir d’un concept, et accompagne les projets de ses clients industriels. L groupe travaille également sur des fonds propres pour des recherches internes. 

Isabelle Kondolff a cité quelques exemples. Catalyse a notamment breveté une technologie qui concerne l’autoréparation. Dans une microcapsule, une formulation cicatrisante est emprisonnée. Une fois libérée, « elle est capable de polymériser, de cicatriser au niveau de la fissure, grâce uniquement à l’environnement. C’est une réparation autonome suite à un dommage, ce qui peut être intéressant sur des revêtements anticorrosion ». 

La société s’est également penchée sur le management thermique avec des matériaux thermochromes « capables de changer de couleur en fonction de la température de manière réversible ». « Pour le management thermique, il est aussi intéressant de réaliser l’encapsulation de matériaux à changement de phase. Là, c’est un matériau capable d’absorber l’énergie, de la stocker, et quand la température extérieure diminue, de relarguer cette chaleur, donc c’est intéressant pour la régulation des bâtiments ». 

« Nous avons aussi développer des films barrières sur des revêtements multicouches, notamment où il y avait une problématique de migrations de certaines substances, d’une couche vers l’autre, ou d’interactions entre molécules chimiques dans l’autre sens. Pour éviter cela, nous avons mis au point un revêtement de 15 microns d’épaisseur », a-t-elle ajouté. C’est d’ailleurs de cette expérience dans les technologies barrières de molécules qu’est née la volonté de s’ouvrir à d’autres marchés. 

En 2018, Catalyse a répondu au challenge proposé par GRTGaz à travers sa démarche Open Innovation Factory. GRTGaz souhaitait trouver des réponses innovantes pour introduire de l’hydrogène dans ses réseaux.

Charlotte Drappier, Directrice R&D, rappelle que « l’hydrogène est une molécule qui attaque les aciers, pénètre dans la maille cristalline de ces derniers, et la fragilise ». Ce qui entraine « une perte de ductilité, et peut augmenter la vitesse de propagation de défauts. Et comme les gazoducs de GRTGaz sont en acier, cette fragilisation des aciers par l’hydrogène pose des problèmes d’intégrité ».  L’enjeu du challenge était de trouver une solution technologique pour protéger les canalisations les plus sensibles, et éviter ainsi de remplacer les 10 000 km de canalisations existantes, « ce qui est techniquement possible mais très coûteux économiquement et écologiquement ». 

Catalyse a proposé une solution de revêtement polymérique « qui d’une part a la capacité d’empêcher l’hydrogène de s’infiltrer dans l’acier et qui d’autre part est facilement applicable à l’intérieur des canalisations déjà enterrés, comme une simple peinture, à l’aide d’un robot qui est introduit dans la veine gazeuse ». 

La société a signé un contrat de développement avec GRTGaz en 2019. « Nous avons commencé par une étude de l’état de l’art pour bien comprendre les tenants et les aboutissants du projet, et choisir les meilleures technologies ». S’en est suivie une phase expérimentale qui a permis de mettre au point des formules, d’effectuer des tests d’applicabilité et de tenue sur acier, et de procéder à une première sélection. Puis des études de perméabilité ont donné lieu à une deuxième sélection. « Nous avons retenu deux formules qui sont assez différentes et que GRTGaz est aujourd’hui en train d’évaluer, en faisant notamment des tests de traction sur des éprouvettes, sous hydrogène ». 

Charlotte Drappier indique que le projet est loin d’être terminé. « Suite à ces tests de traction, il y aura probablement des optimisations. Le produit devra être validé, qualifié. Il y a aussi un autre aspect qui est très important, qui est de développer le piston robotisé qui appliquera le produit dans les canalisations ». Ce développement sera mené par une société de robotique française, Cybernetix. La solution sera ensuite déployée sur un démonstrateur en 2024 voire 2025. « L’implémentation sera réalisée de manière très progressive ». 

 « Ce produit ouvre des perspectives au-delà du seul besoin de GRTGaz. Il pourrait servir à améliorer à un coût raisonnable la tolérance à l’hydrogène d’autres infrastructures de la filière hydrogène et Power-to-Gas (…). Les innovations peuvent porter sur la durabilité et l’intégrité des matériaux sur l’ensemble des infrastructures à hydrogène, mais aussi sur des besoins liés au caractère plus explosif de l’hydrogène et au risque de fuite en milieu confiné par exemple », a conclu Charlotte Drappier.  

Rose Colombel
Photo de une : ©Adobe Stock

Redacteur

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