Un projet de transformation du méthane en farine de poisson pourrait être une solution rentable pour la sécurité alimentaire

Des chercheurs de l’université de Stanford ont identifié un procédé innovant pour convertir le méthane en un ingrédient potentiel pour l’alimentation des poissons.

Une analyse inédite de l’Université de Stanford a évalué le potentiel commercial de la culture de bactéries nourries de méthane capturé, qui peut être transformé en une farine de poisson riche en protéines.

L’étude, publiée dans Nature Sustainability, constate que les coûts de production impliquant le méthane capturé à partir de certaines sources aux États-Unis sont inférieurs au prix du marché pour la farine de poisson conventionnelle. Elle met également en évidence des réductions de coûts réalisables qui pourraient rendre l’approche rentable en utilisant d’autres sources de méthane et capable de répondre à toute la demande mondiale de farine de poisson.

« Les sources industrielles aux États-Unis émettent une quantité vraiment stupéfiante de méthane, qu’il n’est pas rentable de capturer et d’utiliser avec les applications actuelles », a déclaré l’auteur principal de l’étude, Sahar El Abbadi, qui a mené les recherches en tant qu’étudiant diplômé en génie civil et environnemental.

Deux problèmes, une solution

Bien que le dioxyde de carbone soit plus abondant dans l’atmosphère, le potentiel de réchauffement planétaire du méthane est environ 85 fois plus important sur une période de 20 ans et au moins 25 fois plus important un siècle après son rejet. La concentration relative de méthane a augmenté plus de deux fois plus vite que celle du dioxyde de carbone depuis le début de la révolution industrielle, en grande partie à cause des émissions dues à l’homme.

Une solution potentielle réside dans les bactéries consommatrices de méthane appelées méthanotrophes. Ces bactéries peuvent être cultivées dans un bioréacteur réfrigéré et rempli d’eau alimenté en méthane sous pression, en oxygène et en nutriments tels que l’azote, le phosphore et les métaux traces. La biomasse riche en protéines qui en résulte peut être utilisée comme farine de poisson dans les aliments pour aquaculture, ce qui compense la demande de farine de poisson conventionnelle ou d’aliments à base de plantes.

Bien que les méthanotrophes alimentés au méthane puissent fournir des aliments pour les poissons d’élevage, les aspects économiques de cette approche n’ont pas été clairs, alors même que les prix de la farine de poisson conventionnelle ont presque triplé en termes réels depuis 2000.

Pour clarifier le potentiel de l’approche à répondre à la demande de manière rentable, les chercheurs de Stanford ont modélisé des scénarios dans lesquels le méthane provient de stations d’épuration des eaux usées relativement importantes, de décharges et d’installations pétrolières et gazières, ainsi que de gaz naturel acheté sur le réseau commercial de gaz naturel. Leur analyse a porté sur une série de variables, notamment le coût de l’électricité et la disponibilité de la main-d’œuvre.

Pour faire des bénéfices

Dans les scénarios impliquant du méthane capté à partir de décharges et d’installations pétrolières et gazières, l’analyse a révélé que les coûts de production de farine de poisson méthanotrophique – respectivement 1 546 et 1 531 dollars par tonne – étaient inférieurs au prix moyen du marché sur 10 ans, qui est de 1 600 dollars.

Pour le scénario dans lequel le méthane était capté dans les stations d’épuration des eaux usées, les coûts de production étaient légèrement plus élevés – 1 645 $ par tonne – que le prix moyen du marché de la farine de poisson. Le scénario dans lequel le méthane était acheté sur le réseau commercial a conduit aux coûts de production de farine de poisson les plus chers – 1 783 $ par tonne – en raison du coût d’achat du gaz naturel.

Pour chaque scénario, l’électricité était la dépense la plus importante, représentant plus de 45 % du coût total en moyenne. Dans des États comme le Mississippi et le Texas où les prix de l’électricité sont bas, les coûts de production ont baissé de plus de 20 pour cent, ce qui a permis de produire de la farine de poisson à partir de méthane pour 1 214 dollars par tonne, soit 386 dollars de moins par tonne que la production conventionnelle de farine de poisson.

Les coûts d’électricité pourraient être réduits davantage, selon les chercheurs, en concevant des réacteurs qui transfèrent mieux la chaleur pour nécessiter moins de refroidissement, et en remplaçant les applications alimentées à l’électricité par celles alimentées par ce que l’on appelle le gaz échoué qui serait autrement gaspillé ou inutilisé, ce qui peut également réduire la dépendance à l’égard de l’électricité du réseau pour les endroits éloignés. Dans les scénarios impliquant du méthane provenant de stations d’épuration des eaux usées, les eaux usées elles-mêmes pourraient être utilisées pour fournir de l’azote et du phosphore, ainsi que du refroidissement.

Si des efficacités comme celles-ci pouvaient faire baisser de 20 % le coût de production d’une farine de poisson à base de méthanotrophes, le procédé pourrait répondre de manière rentable à la demande mondiale totale de farine de poisson avec le méthane capturé aux États-Unis seulement, selon l’étude. De même, le processus pourrait remplacer le soja et les aliments pour animaux si d’autres réductions de coûts étaient réalisées.

« Malgré des décennies d’essais, l’industrie de l’énergie a eu du mal à trouver une bonne utilisation pour le gaz naturel échoué », a déclaré le co-auteur de l’étude, Evan David Sherwin, chercheur postdoctoral en ingénierie des ressources énergétiques à Stanford.

« Une fois que nous avons commencé à examiner les systèmes énergétiques et alimentaires ensemble, il est devenu évident que nous pouvions résoudre au moins deux problèmes de longue date en même temps. »

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