CAPTAGE DE CARBONE : UTILISATION ET STOCKAGE
Last updated on août 22nd, 2022 at 11:06 pm
La capture, l’utilisation et le stockage de carbone (CUSC), ou capture et séquestration/stockage de carbone (CSC), est un processus révolutionnaire qui vise à réduire la quantité de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère. Le CO2 est un sous-produit de nombreuses activités industrielles et commerciales, telles que la production d’électricité, la fabrication et l’automobile.
Le procédé vise à capter et à stocker le carbone pour l’utiliser de manière responsable. Ces dernières années, les technologies de CSC sont apparues comme ayant un potentiel important de réduction du dioxyde de carbone et de capture de 90 à 100 % de celui-ci. Ces technologies ont pour but d’être associées à une méthode permettant d’utiliser le CO2 comme matière première pour d’autres procédés industriels, comme gaz de procédé lui-même ou comme différents procédés de récupération dans l’exploration et la production de pétrole et de gaz.
Les sources d’énergie renouvelables, les procédés industriels neutres ou négatifs en carbone et les machines et équipements à haut rendement énergétique ont suscité un engouement massif dans les secteurs public et privé. Le CSC est très important pour ces objectifs car il réduira le taux d’émission de CO2 dans l’atmosphère. Nous avons besoin d’un CSC pour réduire la quantité cumulée de CO2 dans l’atmosphère et atténuer ainsi l’effet néfaste des gaz à effet de serre sur le changement climatique.
Selon des rapports récents de Global Carbon Capture and Sequestration/Storage (CCS), les usines chimiques récentes ou en cours de construction peuvent potentiellement capturer le triple de la quantité de CO2 produite par les États-Unis. En effet, ces usines pourraient capter 40 millions de tonnes de carbone par an, contre 5 millions de tonnes produites par les États-Unis en 2019.
Comment fonctionne le CSC ?
Chaque étape de capture, d’utilisation et de séquestration fait appel à un éventail de technologies différentes. Elles sont généralement regroupées pour faire fonctionner l’ensemble du processus et sont classées dans les catégories suivantes :
- Captage de carbone post-combustion :un procédé important pour moderniser les centrales électriques existantes.
- Captage de carbone pré-combustion: pour les applications industrielles à grande échelle.
- Systèmes d’oxycombustion
Dans le procédé de postcombustion, le dioxyde de carbone est absorbé par un absorbant à la source de la production de CO2. En précombustion, le contenu en carbone est converti en CO2 par gazéification du combustible. La gazéification est un procédé dans lequel le combustible fossile (à base de carbone) est converti en gaz tels que l’hydrogène, l’azote, le dioxyde de carbone et le monoxyde de carbone en présence d’un agent de gazéification tel que l’oxygène sous-stoechiométrique ou l’air et la vapeur. Cela permet de « nettoyer » le combustible avant la combustion.
Bien qu’il ait été adopté par les installations industrielles, il n’en est qu’au stade initial de développement pour les centrales électriques. On suppose qu’il sera disponible pour les nouvelles constructions. Cependant, la modernisation des centrales existantes entraînera des dépenses d’investissement très coûteuses pour les producteurs d’électricité Dans le cas des systèmes d’oxycombustion, le combustible est brûlé en présence d’oxygène pur. Le dioxyde de carbone généré est aussi pur que possible, de sorte qu’il peut être stocké facilement sans avoir à passer par des épurateurs de post-traitement pour éliminer les gaz de combustion.
Transport et stockage du carbone capturé
Le CO2 capturé est ensuite transporté par des pipelines ou par d’autres moyens de transport jusqu’aux sites de stockage. Il est intéressant de noter que de nombreux sites de puits de pétrole et de gaz abandonnés, des formes, des champs, d’anciens gisements de charbon et des cavernes de sel font partie des meilleurs sites de stockage, car ils empêchent les fuites de gaz dans l’atmosphère et maintiennent le fluide de formation dans les limites.
La proximité d’une formation géologique capable de stocker le CO2 est l’un des facteurs les plus importants du CSC, car elle réduit le coût du transport et rend l’opération plus économiquement réalisable.
Obstacles au CSC
Le CSC présente certaines défis qui constituent un obstacle important à l’entrée sur le marché. Il s’agit tout d’abord du coût élevé des sous-systèmes et des exigences réglementaires en matière d’infrastructure, notamment des pipelines, ce qui représente une dépense en capital importante. Ensuite, le coût du transport est élevé car le CO2 doit être maintenu à une pression élevée et à des températures très basses pour être pompé dans un pipeline, ce qui augmente les coûts de pompage. Étant donné que le CO2 doit être maintenu à haute pression, cela augmente la charge de l’infrastructure en raison de la nécessité de disposer de conduites à haute pression, tandis que les oléoducs et gazoducs à basse pression ne peuvent être utilisés à cette fin.
Un autre problème important est qu’en présence d’impuretés, le taux de corrosion des pipelines augmente. La corrosion peut entraîner des défaillances catastrophiques et des fuites. Les températures cryogéniques du CO2 compliquent encore cette situation pendant le transport, car elles rendent le métal fragile et facile à briser.
Le troisième obstacle est lié au stockage. La plupart des stockages sont souterrains, et la formation géologique doit donc être appropriée pour le stockage. Si la formation géologique requise n’est pas disponible, le CO2 liquide doit être pompé sur les distances les plus éloignées, ce qui rend les coûts de pompage et d’infrastructure prohibitifs. À l’heure actuelle, on pense que les limitations relatives à la formation géologique ne constituent pas un obstacle majeur à l’entrée des entreprises sur le marché en raison de l’abondance de sites pétroliers et gaziers abandonnés et de mines de charbon disponibles pour le stockage. On discute depuis longtemps de l’effet du stockage souterrain du CO2 sur l’augmentation du risque d’activité sismique. Une façon d’atténuer ce risque est la minéralisation du CO2 en surface.
Utilisation du CO2 issu du CSC
Nous pouvons utiliser le CO2 issu du CSC par des voies conventionnelles ou non conventionnelles. Le CO2 est converti en un produit chimique comme l’urée ou les polyols de polycarbonate dans une utilisation conventionnelle. Une autre utilisation est la fabrication de matériaux de construction comme le béton, qui sera l’un des plus grands consommateurs de CO2, en dehors de l’urée utilisée pour fabriquer des engrais.
On estime que l’utilisation du CO2 dans la fabrication du ciment permettra d’utiliser de 0,1 à 1,4 Gt de CO2 dans le cadre du programme CSC.
La récupération assistée du pétrole est un autre domaine où le CO2 du programme CSC est utilisé. Comme pour les applications d’injection d’eau, le CO2 est pompé dans des puits d’injection autour du champ pétrolifère pour augmenter la production de pétrole, le CO2 poussant le pétrole dans le puits de production.