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Le captage et le transport du CO2

Effet de serre

Une voie nouvelle, le captage du gaz dès sa source de production et son stockage dans le sous sol, apparaît comme une solution prometteuse pour faire face au risque de changement climatique. Des percées scientifiques majeures sont attendues dans ce domaine.

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Cadres Bleus

+ Le captage du CO2
+ Le transport du CO2

 

Le captage du CO2
Captage-CO2

Cette étape représente 70 % du processus en terme de coût et constitue un enjeu technologique et économique majeur. Il existe trois façons de capturer le CO2 :
- Le captage sur les fumées "post-combustion" consiste à récupérer le CO2 en lavant par solvant les fumées émises par la combustion. Il existe des techniques de captage de CO2 qui sont bien connues et employées dans le traitement du gaz naturel dont les concentrations en CO2 sont réglementées. Dans le cas d'un lavage des fumées, les installations sont très coûteuses et consomment des quantités importantes d'énergie. Des options innovantes de captage de CO2  dans les fumées sont à l’étude à IFPEN en vue de minimiser la consommation énergétique et de réduire la taille des installations et les investissements.

De la 1ere à la 3e génération des procédés de captage post-combustion :
les travaux d'IFPEN

Sur la base des premiers résultats obtenus sur le pilote opéré dans le cadre du projet européen Castor, IFPEN a développé le procédé Hycapt+ de lavage des fumées par solvant chimique; celui-ci va être commercialisé par Prosernat et validé sur un pilote industriel à Brindisi (Italie) dans le cadre d'un partenariat avec l'électricien italien ENEL.
IFPEN travaille sur une 2e génération de procédés, les solvants démixants, qui pourront être testés sur pilotes à partir de 2012. Enfin une 3e génération de procédés sont à l'étude : séparation par adsorption, hydrates.

 

 

 

 
Picto Flash

- Le captage en "oxy-combustion" consiste à réaliser la combustion de l'énergie fossile en présence d'oxygène pur au lieu d'air, ce qui permet d’obtenir des fumées plus concentrées en CO2 (de l'ordre de 90%). Celui-ci est alors plus facile à séparer de la vapeur d’eau avec laquelle il est mélangé. Le principal problème est le coût de production de l’oxygène pur, obtenu en général par distillation cryogénique. IFPEN étudie un autre moyen de production d’oxygène plus économique à partir de l’air. Il consiste à placer dans la zone de combustion un solide comportant un métal oxydé. En présence du combustible, on récupère l’oxygène en réalisant la combustion.
IFPEN envisage également le recours aux oxydes métalliques pour réaliser une combustion en l'absence d'air. L'oxyde métallique permet le transport de l'oxygène dans la zone de combustion sans l'associer à l'azote de l'air. Il s'agit du procédé de "Chemical Looping Combustion" qui devrait permettre de réduire fortement les coûts de captage si les verrous technologiques associés sont levés.
Cette technologie est testée dans une unité pilote, en collaboration avec Total, sur le site d'IFPEN à Lyon.

Schema Oxydo Reduction

- Le captage du CO2, en amont, en "pré-combustion" : le combustible fossile est converti, préalablement, en entrée d'installation, en gaz de synthèse, mélange de CO (monoxyde de carbone) et d'hydrogène. Puis lors d’une étape de conversion, le CO réagit avec l’eau pour former de l'hydrogène et du CO2, qui peut être capté durant la combustion. L'hydrogène peut être alors employé pour produire de l'électricité. L'avantage de cette technologie réside dans la production d'hydrogène qui peut servir à différents usages : conversion de bruts lourds, production d'électricité et/ou de chaleur, etc. Mais elle nécessite encore de nombreux progrès technologiques et fait l'objet de divers programmes de recherche.
Le programme européen HypoGen, lancé en 2004 (1,3 milliard d’euros sur 10 ans) et auquel IFPEN apporte sa contribution est consacré à l'étude des technologies de captage en pré-combustion.
IFPEN participe à d'autres projets européens dont le projet CACHET qui vise à développer des technologies de production d'hydrogène à partir de gaz naturel avec captage du CO2.

Schema : le captage en précombustion

Ces trois modes de captage sont intéressants et techniquement réalisables, mais seul le captage sur les fumées en post-combustion s’applique aux installations existantes. Les deux autres modes exigent des modifications de conception des installations qui représentent des investissements financiers importants.

 
Le transport du CO2
Transport-CO2

Le CO2 doit ensuite être acheminé, parfois sur plusieurs centaines de kilomètres, vers un lieu de stockage. Le transport du CO2 ne pose pas de problème particulier et est déjà couramment pratiqué. Pour les besoins de l’industrie pétrolière, on le transporte dans des gazoducs à l’état supercritique (à plus de 31° C et sous une pression de 73 bars), ce qui nécessite des installations de compression et d’injection adaptées. Un réseau de 4 000 km de pipelines existe aux Etats-Unis.

 
 

IFP Energies nouvelles pilote le projet européen Cocate, lancé début 2010

Cocate étudie la faisabilité d'une infrastructure commune de transport. Celle-ci devrait connecter différentes industries émettrices de CO2, situées aux alentours du port du Havre, à une unité de séparation mutualisée, puis à un réseau de transport vers les sites de stockage.

+ Les clés pour comprendre > Hydrocarbures, CO 2 et effet de serre
+ Zoom : Changement climatique - Les technologies de captage du CO 2 par François Kalaydjian, directeur des technologies durables à IFPEN (jan 2010)
+ Dossier : Captage et stockage géologique du CO 2 - Accélérer le déploiement [Novembre 2009]

 

Liens utiles :

>> ADEME (Agence de l'environnement et de la maîtrise de l'énergie)
>> AIE (Agence Internationale de l'Energie)
>> BRGM (Bureau de Recherches Géologiques et Minières)
>> Geogreen

En savoir plus...
Le captage du CO2

Le captage du CO2

Des technologies pour réduire les émissions de gaz à effet de serre

Fabrice LECOMTE, Paul BROUTIN, Etienne LEBAS

Editions Technip
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