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Avec deux associés, Nicolas Heuzé a fondé en 2016 Sweetch Energy pour développer une technologie s’appuyant sur les nanotechnologies permettant d'exploiter de manière compétitive l’énergie osmotique. Une énergie méconnue qui se libère notamment lorsque l’eau douce des fleuves rencontre l’eau salée des océans. En avril dernier, cette start-up d’une dizaine de personnes installée au Biopôle de Rennes et soutenue par l’Ademe, a annoncé avoir levé 5.2 millions d’euros pour lancer la phase d’industrialisation. Objectif : installer un démonstrateur dans un estuaire d’ici fin 2023 et prouver que cette technologie a de l’avenir. Explications avec le directeur général de Sweetch Energy.

 

 

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© NICOLAS HEUZE

(© NICOLAS HEUZE)

 

MER ET MARINE : Pourriez-vous nous expliquer ce qu’est l’énergie osmotique ?

NICOLAS HEUZÉ : L’énergie osmotique se libère naturellement lorsque deux flux d’eau avec des salinités différentes se rencontrent. Si on met en contact une eau chargée en sel avec une eau moins chargée, elles vont chercher à s’équilibrer, entraînant ainsi un transfert d’ions.

L’endroit le plus évident où on la trouve, ce sont tous les deltas et estuaires de la planète, là où les fleuves et les rivières se jettent dans l’océan, avec des gradients de salinité importants. Dans la nature, concrètement, cette énergie se libère sous forme de chaleur. En général, on trouve dans les deltas ou estuaires des températures légèrement supérieures à ce qu’on trouve de chaque côté des flux.

Ce n’est pas une petite source d’énergie. Il a été calculé qu’il se libérait tous les ans dans les deltas et estuaires de la planète pas loin de 30.000 térawatt-heure. Soit plus que la demande d’électricité annuelle globale.

Capter une partie de l’énergie osmotique aura donc un impact significatif, cette énergie deviendra une brique importante dans la transition énergétique.

Ce phénomène est connu depuis longtemps. A-t-on déjà cherché à en profiter ?

Cela fait presque 75 ans que cette énergie a été identifiée. Des chercheurs et des industriels ont cherché à la convertir en électricité. Plusieurs types de technologies membranaires ont été mises au point. Le concept est d’avoir d’un côté de l’eau salée, et de l’autre, de l’eau douce qui arrive des rivières avec une membrane entre les deux.

La plus ancienne technologie est la PRO (osmose à pression retardée) qui génère de la pression osmotique pour actionner une turbine (1). Une deuxième, la RED (électrodialyse inverse), utilise des membranes échangeuses d’ions traditionnelles pour générer un courant ionique (2).

Ces deux technologies fonctionnent mais restent beaucoup trop cher du fait notamment de la faible performance et du coût élevé des membranes qu’elles utilisent. Dans la PRO comme la RED, la puissance des membranes est de l’ordre d'un Watt par mètre carré de membrane. Donc, pour installer un 1 MW, c’est 1 million de m2 de membrane qu’il faut mettre au travail. D’autant plus que la deuxième limite de ces technologies, c’est qu’elles s’appuient sur des membranes qui coûtent généralement très cher : plusieurs dizaines, voire plusieurs centaines de dollars le mètre carré. On comprend facilement que la faible puissance et le coût important des membranes n’ont pas permis à ces technologies d’être économiquement viables.

Qu’est-ce qui vous fait penser que Sweetch Energy peut y arriver là où les autres peinent ?

Il y a une révolution depuis quelques années avec l’émergence des nanotechnologies et la découverte de phénomènes que l’on ne connaissait pas il y a encore 10 ou 15 ans. Notamment un phénomène appelé la diffusion nano-osmotique. Lors de travaux menés notamment sous l’égide de Lydéric Bocquet, chercheur du CNRS et de l’Institut Pierre Gilles de Gennes, à Paris, on a découvert qu’avec des pores de quelques nanomètres de taille, on arrivait à générer une très forte circulation ionique et donc un courant ionique important.

C’est à partir de là qu’a émergé notre technologie Inod (Ionic nano osmotic diffusion). Chez Sweetch Energy, nous avons voulu reprendre ces travaux, avec des phénomènes observés sur un nanopore, soit un millième de cheveu, et sur des matériaux de laboratoires. Partant de cette base-là, on s’est dit qu’on allait essayer de valider le concept et de montrer qu’il est industrialisable. Nous avons passé quelques années à mettre au point la technologie Inod, pour atteindre, l’année dernière, les objectifs qu’on s’était fixés. C’est-à-dire valider le phénomène, le comprendre et le mettre à l’échelle sur une membrane de plusieurs cm2. Nous sommes passés d’un nanopore à plusieurs cm2.

C’était le premier enjeu. Le deuxième était de trouver les matériaux adéquats pour les membranes avec trois paramètres clés: prix, performance et bio-sourcing. Nous pensons que ce dernier point est un enjeu important pour les énergies renouvelables, qu’elle doivent s’efforcer d'être vertueuses sur les matériaux utilisés. Là encore, nous y sommes parvenus. Je ne peux pas vous dire, pour le moment, de quels matériaux il s’agit, car nous avons des brevets déposés en cours, mais c’est assez génial. Je ne peux pas non plus communiquer encore les performances, mais on parle de plusieurs dizaines de Watt par mètre carré, net, en sortie de système. Ainsi, tout d’un coup, avec un coût bas et de meilleures performances, la technologie devient économiquement viable. Nous avons réussi à changer la donne.

Comment votre technologie peut percer face aux autres énergies marines renouvelables, déjà en plein boom ?

On est dans l’accélération d’un monde sans carbone. Le mouvement est amorcé, mais il reste encore assez marginal quand on regarde notamment l’éolien et le solaire qui représentent à eux deux moins de 10% de la production totale d’électricité. Donc il y a besoin de muscles pour y aller. D’autant que ce sont des énergies qui présentent quelques limites fondamentales. En premier lieu l’intermittence. Elles soulèvent aussi de nombreuses questions sur leurs empreintes environnementales réelles, que ce soit sur les matériaux qu’elles utilisent ou sur leur impact sur les paysages.

Si je voulais résumer, je dirais que ce qu’on cherche à faire, c’est repousser les frontières des énergies renouvelables. Je veux dire par là que ces sujets des matériaux utilisés, d’impacts visuels et ce problème d’intermittence, on les résout tous avec l’énergie osmotique. Notre technologie permet de produire une électricité pilotable, car l’eau salée est là tout le temps, avec des matériaux bio-sourcés et au passage avec une emprise au sol relativement limitée. Après le soleil et le vent, il faudra à l’avenir compter avec l’eau salée. C’est une source d’énergie perpétuelle, abondante, qui n’est pas exploitée alors qu’elle est disponible et que le potentiel est gigantesque. En particulier en France, deuxième puissance maritime. 

Nous sommes des entrepreneurs très pragmatiques associés à des chercheurs. On ne fait pas de la science pour la science. On est là pour trouver de vraies solutions technologiques, qui soient déployables. A la fin, ce qui compte, c’est de faire une solution à la fois renouvelable, vertueuse écologiquement, permanente, mais aussi compétitive, car c’est ça le nerf de la guerre. Notre ambition est clairement de permettre un déploiement massif de cette technologie et, pour cela, il n’y a qu’une seule solution, il faut être compétitif. Nous allons assister au même type de dynamique que ce qu’on voit dans les énergies renouvelables. La première usine avec notre technologie Inod coûtera, forcément, plus cher que celle qu’on fera dans dix ans. Mais nos estimations montrent que même sur nos premières usines, on sera attractifs dans l’univers des renouvelables aujourd’hui.

Comment se présente la suite ? Vous allez fabriquer et installer un démonstrateur ?

Nous avons démarré, il y a quelques mois, la deuxième phase de la société, qui est la mise à échelle industrielle de notre solution. Après une levée de fonds auprès de trois investisseurs et avec le soutien fort de l’Ademe, notre objectif est d’installer dans la seconde partie de 2023 le premier démonstrateur de la technologie Inod, de taille industrielle.

Il faut imaginer une petite usine osmotique ramenant une partie du flux de la rivière d’un côté et de l’autre de l’eau de mer. A l’intérieur de l’usine, on trouve des sortes d’armoires avec des membranes et des flux qui y circulent tangentiellement générant un courant ionique, qui est ensuite converti en électricité. Après, on rejette dans l’eau de mer, le mélange d’eau douce et d’eau de mer, ce qui se fait naturellement. Il n’y a donc pas d’impact environnemental, on ne renvoie pas d’eau hyper saturée. C’est juste une petite dérivation de l’eau et après on la remet où elle devait aller.

Vous pouvez imaginer installer une petite usine de quelques centaines de kW sur un petit fleuve ou des usines beaucoup plus puissantes sur les gros fleuves. La taille dépend directement des flux d’eau douce disponible. Là, les tailles peuvent être variables. Sur de grands fleuves, comme la Seine ou le Rhône, vous pouvez avoir des potentiels très importants de plusieurs centaines de MW. Vous imaginez aussi que, dans le monde, sur de très très gros fleuves, cela pourrait être au-delà du GW.

A court terme, il faut fabriquer l’outil industriel. Un premier prototype sera disponible en 2022, sur la base duquel sera fabriqué le démonstrateur industriel. Nous devons aussi mettre en place les partenariats pour le démonstrateur : c’est-à-dire déterminer où se trouvera le site et avec qui nous le ferons. On a plusieurs discussions en cours. Il y a beaucoup d’intérêt pour la technologie en France et à l’étranger. Cela devrait se préciser dans les mois à venir. Enfin, nous devons faire connaître l’énergie osmotique. Car c’est tout à fait nouveau. L’eau salée couvre environ 70% de la surface de la planète mais on ne sait généralement pas que c’est une formidable réserve d’énergie. Maintenant qu'on a une technologie qui va permettre l’exploitation massive de l’énergie osmotique, à nous de la faire connaitre et de la déployer.

(1) Statkraft a mis au point, il y a une dizaine d’années, un système en Norvège.

(2) La société néerlandaise RedStack a fabriqué un démonstrateur sur une digue à Afsluidijk.

Propos recueillis par Gaël Cogné © Un article de la rédaction de Mer et Marine. Reproduction interdite sans consentement du ou des auteurs.

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