Vers une nouvelle génération de catalyseurs (M-UGSO) à base du résidu minier (UGSO)

La société Rio Tinto Fer et Titane (RTFT) a développé et implanté sur le site du complexe métallurgique de Sorel-Tracy un procédé propriétaire appelé UGS (UpGraded Slag) afin de produire, à partir de l’Ilménite, une scorie de titane ayant la plus haute teneur en TiO2 (94.5%). Ce procédé génère cependant une importante quantité de résidu d’oxydes UGS (notés UGSO) enfouie dans leur dépôt des résidus miniers. Afin d’éviter ceci, RTFT a essayé sans grand succès différentes solutions.

Pour le groupe de recherches, dirigé par le Professeur Nicolas Abatzoglou, de l’Université de Sherbrooke (UdeS), la composition chimique de l’UGSO a été considérée comme un support idéal recherché pour éviter la désactivation, par formation de carbone, des catalyseurs à base de nickel destinés au reformage des hydrocarbures. En utilisant le nickel (Ni) comme métal actif, un nouveau catalyseur Ni-UGSO, breveté et testé au laboratoire est né. Il a montré des performances catalytiques, en termes d’activité, de rendement et de stabilité, au moins équivalentes à celles des catalyseurs industriels pour un coût de production nettement inférieur.

Par ailleurs, le catalyseur Ni-UGSO s’inscrit dans un contexte très favorable de l’implantation de technologies propres de production d’hydrogène (H2). En effet, de telles productions sont intimement liées aux catalyseurs puisque 80% de la production totale d’hydrogène (H2) est faite à partir du procédé de reformage à la vapeur du méthane.

Le marché de l’hydrogène représentait 58 MT en 2014 dont 23% étaient surtout consommés par des procédés de raffinage et 60% par des procédés de production d’ammoniac. Les spécialistes estiment que les investissements pour soutenir le marché de l’hydrogène devraient croître à taux de croissance annuel composé de 35.5% entre 2015 et 2020 et que le marché de l’hydrogène devrait croître à un taux de croissance annuel composé de 3.8%. Il en est de même pour le marché des catalyseurs qui suivra une tendance croissante.

La pertinence de ce projet de valorisation du résidu minier UGSO a fait l’objet d’un cofinancement, sur trois (3) années, par FRQNT pour le volet valorisation des résidus miniers, pour une étude de mise à l’échelle kg-lab. Cette mise à l’échelle kg-lab comporte deux volets : la production de catalyseurs répondant aux exigences antagonistes de leur application industrielle (une bonne résistance mécanique et une meilleure activité catalytique) et la conception et la fabrication de réacteur pour une application dans les conditions industrielles de reformage d’hydrocarbures.

À l’état actuel, des pellettes cylindriques de Ni-UGSO, correspondant aux premières formulations, ont été produites. Les tests de reformage pour la production d’hydrogène suivront.

 À la lumière des résultats obtenus, supportés financièrement par FRQNT et le partenaire industriel RTFT, le projet aura un impact significatif en terme économique, environnemental et social. En effet, le bénéfice/coût est élevé et contribuera significativement à l’aspect économique (réduction de coûts de gestion de résidus, développement d’un nouveau produit de haute valeur ajoutée, nouveau marché, etc.) et environnemental (réduction des GES et le transport/l’enfouissement de résidus miniers UGSO). Pour RTFT, le H2 produit pourra aussi remplacer les sources d’énergie dans la production à l’interne.

Pour l’Université de Sherbrooke, le projet s’aligne avec leur plan de développement stratégique et leurs investissements dans un édifice et dans des équipements à l’échelle kg-lab (catalyseurs) et des réacteurs de reformage. Le brevet international permettra d’accorder des licences à d’autres compagnies dans ce secteur que ce soit au Québec, au Canada ou même à l’international. Le marché d’hydrogène est en pleine croissance et, donc, il y a un besoin à combler et une opportunité de marché à exploiter.