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Changement climatique - Les technologies de captage du CO2

Changement climatique - Les technologies de captage du CO2
janvier 2010

En 2030, le gaz et le charbon devraient encore contribuer à hauteur de 60 % à la production mondiale d'électricité et le charbon représenter 75 % des émissions de CO2. De fait, la Chine a construit, ces dernières années, de très nombreuses centrales au charbon de 600 Mégawatts. Ces centrales fortement émettrices de CO2 auront une durée de vie d'au moins 50 ans. Que faire pour réduire ces émissions de CO2 et lutter contre le changement climatique ? Outre une meilleure efficacité des processus industriels, le captage et le stockage géologique apparaît comme une solution indispensable. Mais les technologies demeurent encore onéreuses notamment pour ce qui concerne l'étape de captage du CO2.

En quoi consiste le captage du CO2 et quels sont les développements technologiques en cours pour en diminuer les coûts ?

François Kalaydjian, Directeur adjoint du Centre de Résultats Ressources à IFP Energies nouvelles.

François Kalaydjian

Que représente l'étape du captage dans la filière captage et stockage géologique du CO 2 ?

F.K. : Il faut tout d'abord rappeler que la mise en œuvre de cette technologie est un enjeu important car les industries lourdes (centrales thermiques, aciéries, raffineries, cimenteries, etc.) sont responsables de près du tiers des émissions de CO2 dans le monde.
 Première étape de la filière, le captage consiste à récupérer le CO2 émis par les industries avant, pendant ou après la combustion des matières premières (pétrole, gaz ou charbon), avant de le transporter par canalisations ou bateaux, puis de le stocker sous terre à plus de 800 mètres de profondeur.
 Le captage représente environ 70 % du coût total de la filière du fait de l'énergie consommée lors de cette étape, d'une part, et du fait des dépenses d'investissement et de fonctionnement liées aux équipements à installer, d'autre part.
 Nous disposons d'une première génération de technologies qui sont quasiment matures et dont l'efficacité énergétique a d'ores et déjà été améliorée. Elles vont être validées sur des démonstrateurs de taille industrielle d'ici 2015, avant leur déploiement commercial en 2020. De nouveaux procédés qui s'appuient sur des innovations de rupture sont aussi étudiés car c'est la seule manière de réduire de façon très importante le coût de cette étape. L'objectif est de réduire de 30 % la dépense énergétique additionnelle

  • Il existe 3 techniques de captage. En quoi consiste la première d'entre elles, la postcombustion ?

F.K. : La postcombustion consiste à extraire le CO2 dilué dans les fumées de combustion des usines. Une première génération de procédés est fondée sur l'emploi d'un solvant chimique ayant une très bonne capacité d'absorption du CO2. Les fumées de combustion sont introduites dans une colonne d'absorption où elles sont lavées avec une solution d'eau et d'amine (monoéthanolamine). Ce solvant, qui fixe le CO2, est ensuite chauffé dans une tour de régénération où il relâche le CO2 qui peut alors être comprimé pour être transporté, puis stocké. Sur la base des résultats obtenus dans le cadre du projet de recherche européen Castor, l'IFP a mis au point un procédé de ce type, HiCapt, d'ores et déjà commercialisé. Une deuxième version améliorée, HiCapt+, qui sera bientôt testée sur un pilote industriel en Italie dans le cadre d'un partenariat avec Enel, permet de réduire la taille des installations et de limiter la quantité d'énergie utilisée. L'IFP étudie par ailleurs une 2e génération de procédés innovants qui utilisent des solvants plus efficaces et moins coûteux à régénérer. Ces procédés vont être testés à partir de 2012.
  

 

 

 

 

 
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  • La technique de combustion en boucle chimique (CLC) est-elle prometteuse ?

F.K. : La CLC ( Chemical Looping Combustion) fait partie d'une 3e génération de technologies très intéressantes pour diminuer les coûts mais qui ne devraient pas être commercialisées avant 2020-2025. L'objectif est de ramener la pénalité énergétique à 2-3 points de rendement contre quasiment 10 points avec les procédés aujourd'hui sur le marché. Quel en est le principe ? La CLC constitue une alternative à l'oxycombustion. Dans la combustion classique, la chaleur est produite par combustion avec l'oxygène de l'air. L'azote ne participant pas à cette combustion, le CO2 contenu dans les fumées est donc dilué dans de l'azote. L'oxycombustion consiste à remplacer l'air par de l'oxygène pur, ce qui permet de concentrer le CO2 et facilite son captage. Mais la séparation préalable de l'oxygène pur de l'air, opéré par des procédés de cryogénie, coûte cher. D'où l'idée de la CLC plus économe en énergie, qui utilise des matériaux, les oxydes métalliques, ayant la capacité de fournir in situ l'oxygène au cours d'une boucle d'oxydo-réduction. L'IFP a signé avec Total un accord de collaboration visant à développer la CLC avec la mise au point d'un pilote de validation

Peut-on également récupérer le CO2 avant la combustion ?

F.K. : Oui, c'est ce qu'on appelle le captage en précombustion, qui ne vise pas à récupérer le CO2 dans les fumées des cheminées d'usine mais à traiter le problème à la source. Encore au stade de la recherche, le principe de ce captage est couplé à la production d'hydrogène. L'idée est d'extraire le carbone du combustible initial en produisant de l'hydrogène dont la combustion ne rejettera que de la vapeur d'eau. On évite de brûler le combustible fossile en le transformant préalablement en gaz de synthèse, mélange de monoxyde de carbone (CO), d'hydrogène et d'eau. Puis on laisse le CO réagir avec l'eau pour former du CO2 et de l'hydrogène supplémentaire, qui sont ensuite séparés. Le CO2 peut alors être comprimé puis stocké et l'hydrogène utilisé notamment pour produire de l'électricité.

  • Quand ces technologies seront-elles disponibles ?

F.K. : De nombreux projets voient le jour en Europe, aux États-Unis et en Australie, témoignant de la vitalité de la filière captage/stockage qui représentera un gros marché dans le secteur de l'énergie dans les années à venir.
 Une première génération de technologies de captage est déjà disponible ou en passe de l'être. Bien sur, il faut aller encore plus loin du point de vue de l'optimisation des coûts et des rendements. La recherche y travaille avec des technologies en rupture qui verront le jour d'ici 2020. Mais ces premiers procédés de captage vont permettre de répondre, à court terme, aux besoins des industriels de réduire leurs émissions de CO2. Il y a urgence à équiper les usines de dispositifs de captage du CO2 si nous voulons limiter le réchauffement de la planète sous peine d'avoir à régler une facture, liée aux conséquences du changement climatique, beaucoup plus lourde.

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+ Zoom : Les technologies de captage et stockage géologique du CO 2

François Kalaydjian, Directeur adjoint du Centre de Résultats Ressources à IFP Energies nouvelles fait le point sur ces technologies.. [Septembre 2011]
  

+ Actualités > Dossier : Captage et stockage géologique du CO 2 - Accélérer le déploiement [Novembre 2009]
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