La capture et le stockage du dioxyde de carbone

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1 La capture et le stockage du dioxyde de carbone La consommation mondiale de combustibles fossiles a entraîné en 1990 le rejet dans l'atmosphère d'environ 22 milliards de tonnes équivalentes de dioxyde de carbone. Le niveau de rejet était de 14,6 milliards de tonnes en 1970, il a ainsi augmenté de 50% en 20 ans. Le déstockage de carbone de la biomasse, qui résulte de la déforestation en zone intertropicale ainsi que d'autres évolutions dans l'utilisation des sols, s'est traduit au cours de la décennie 80 par une injection supplémentaire de dans l'atmosphère de l'ordre de 6 milliards de tonnes par an. L'utilisation des combustibles fossiles est le principal facteur de l'accroissement de la concentration de dans l'atmosphère que l'on constate actuellement. Cet accroissement induit un renforcement de l'effet de serre et tend par conséquent à provoquer une augmentation des températures moyennes à la surface de la terre. On estime ainsi que les centrales thermiques produisent environ 1/3 des émissions. Ce sont des endroits ou le dégagement de dioxyde de carbone dans l'atmosphère est centralisé, et permettrait un traitement du. Figure 1: Emission de Gt équivalent carbone par an et par secteur (Source: IFP) Les technologies de capture et de stockage géologique du ont pour objectif de réduire les émissions de liées à l'utilisation de combustibles fossiles et rendre ainsi leur utilisation compatible avec les objectifs de réduction d'émission de gaz à effet de serre.

2 Il existe trois grands axes de capture du lors des procédés de combustion: la capture post combustion la capture pendant la combustion dite oxycombustion la capture pré combustion Capture en pré combustion Ce procédé permet de conserver les installations en place, c'est à dire que l'on ne change pas le processus de fonctionnement, mais on insère, au niveau du traitement des fumées, un procédé permettant la séparation du dioxyde de carbone Extraction Air + Combustible Combustion Fumées N2+H2O Dans ce procédé, le problème principal, et le large volume de fumées diluées en et a faibles pressions. Capture par oxycombustion Ce procédé et relativement récent, et ne s'adapte pas sur des installations existantes, car le volume de fumées produites est nettement moins importantes, cette technique utilise pour comburant de l'oxygène pur, ce qui permet de diminuer les volumes de gaz et des installations. Donc le est plus concentré dans les fumées, car il n'y a pas d'azote, présent a 78% dans l'air, il est donc le composé majoritaire dans les gaz de combustions. O2 + Combustible Combustion Fumées Condensation H2O H2O

3 Capture post combustion Ce procédé, nécessite des installations totalement nouvelles et coûteuses, mais à l'avantage d'être très peu polluant. O2 + H2O H2 + Extraction Air Vapoformage Combustible Combustion N2 + H2O Cette technique utilise le vaporeformage du combustible, c'est à dire qu'on le transforme en dihydrogène, qui est un combustible qui ne pollue quasiment pas quand il brûle. L'extraction du se fait à la sortie du vaporeformage, avant la combustion qui produit un gaz principalement formé de H2 et de. Exemple: vaporeformage du méthane (1) CH4 + H2O => CO + 3H2 (en présence de vapeur à 880 C) (2) CO + H2O => + H2 Les procédés de séparation L'absorption chimique Dans ce procédé on utilise des solvants aux amines ou aux carbonates pour piéger le les principaux problèmes et obstacles au déploiement de cette technologie de captage sont : - l expérience à long terme fait défaut - l application de la technologie aux centrales existantes soulève des difficultés - les fortes charges de solvants requises contribuent à faire augmenter

4 les coûts de séparation L'absorption physique Ce sont ici les procédés brevetés SOLEXOL, RECTISOL qui sont les plus susceptibles d'êtres retenus dans ce type de séparation. Les technologies membranaires Ce sont des procédés basés sur des membranes microporeuses qui stockeraient le et pourraient ensuite être régénérées. Ce type de membranes est encore en cours de développement et n'est pas prêt a être installé sur des installations industrielles, ainsi les coûts d extraction ( /tonnes de ) sont indéterminés. La séparation cryogénique Théoriquement très simple, cette technique consiste à séparer les différents gaz dans les fumées en les refroidissant par palier selon leur point de fusion. Malheureusement la formation d hydrates de compromet l efficacité de la technologie qui est de plus très consommatrice d'énergie. A l'heure actuelle, les procédés de capture du dans les fumées, restent très coûteuses, autant énergétiquement, que économiquement. Les coûts sont d'autant augmentés par la concentration en dans les fumées, en effet, moins les fumées sont concentrées en plus il est chère de le capturer. Les procédés de séquestration Stockage en aquifères Il existe 3000 à Gtonnes de stockables en nappes aquifères Stockage dans les réservoirs de pétrole et de gaz ou les gisements houillers non exploitables

5 Il existe dans ce cas 3000 à Gtonnes de stockables avec ce type de séquestration. Il est aussi possible de séquestrer le en le larguant depuis des bateaux sous forme de neige carbonique qui va se diluer dans l'eau. Le stockage sous marin a aussi été étudié, il consistait a injecter du en très grande profondeur, en remontant vers la surface, il se diluerais dans l'eau ou serait capter par des stations de pompage et n'atteindrais pas la surface. Mais ce type de stockage ne verra probablement pas le jour car la présence de très forte concentration de dioxyde de carbone en profondeur empêche le développement de la vie sous marine. Figure 2: possibilités de séquestration du On remarque donc que les possibilités de séquestration du ne sont pas limitantes par rapport à l'ensemble des réserves connues de carbone fossile supposées transformées en qui sont d'environ 5000Gtonnes. (Sans tenir compte des hydrates de méthane) La capacité de stockage n est donc pas une limitation intrinsèque de la séquestration géologique de.

6 C'est plus le coût de ces installations qui freine leur mise en place. Ce prix et d'autant plus important qu'il est majoré par le transport du jusqu'à sont lieu de séquestration. Les tarif seraient environ de 2 à 3 / Tonne de pour 100 Km.