• Climat et environnement
  • Captage, stockage et utilisation du CO2
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La technologie du captage-stockage du CO2 (CCS-Carbon Capture and Storage) consiste à capter le CO2 dès sa source de production et à le stocker dans le sous-sol. Elle intéresse les industriels car elle leur permettrait de réduire massivement leurs émissions de CO2. Mais cette solution prometteuse doit encore faire la preuve qu’elle peut être industrialisée à un coût acceptable.
 

  • Le CCS : une nécessité pour le climat
  • Quelles sources d'émissions de CO2 peuvent être captées et stockées ? 
  • Les défis du CCS
  • Le captage du CO2
  • Le transport du CO2
  • Le stockage du CO2
  • Le CCUS : vers la valorisation du CO2 ? 
       
     

 

Le ccs : une nécessité pour le climat

Les scénarios de réduction des émissions de gaz à effet de serre à l’échelle mondiale mettent en avant le rôle du CCS dans le mix énergétique.

L’Agence internationale de l’énergie estime que la réalisation de l'objectif 2 °C  nécessite une contribution du CCS de l’ordre de 14 % en  2060, contribution qui s’élève à 32 % dans le scénario « Au-delà de 2 °C » (B2DS). 

Pour atteindre l’objectif 2 °C, plus de 100 milliards de tonnes de CO2 devraient être stockés et plusieurs milliers d’installations de CCS déployées d’ici 2050. Aujourd’hui, 21 installations de grande taille seulement sont opérationnelles, injectant de l’ordre de 40 millions de tonnes (Mt) de CO2 par an. 

Les industriels manifestent un intérêt pour cette technologie, indispensable pour décarboner massivement leur activité, et incontournable pour certaines d'entre elles. En 2016, 13 grandes compagnies pétrolières ont créé un fonds d’un milliard de dollars, l’Oil & Gas Climate Initiative, visant à développer des technologies de réduction des émissions de CO2 dont le CCS considéré comme incontournable.

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QUELLES SOURCES D’ÉMISSIONS DE CO2 PEUVENT ÊTRE CAPTÉES ET STOCKÉES ?Velours Oxford Brooklyn Marine Homme Timberland Y2DEWHI9

Le CCS adresse les sources industrielles pour lesquelles les émissions de CO2 sont concentrées. Si le développement rapide des énergies renouvelables limite la portée du CCS pour la production d’électricité, qui a d’ores et déjà entamé son processus de décarbonation, nombre d’industries lourdes (sidérurgie, cimenterie, raffinage, chimie et pétrochimie), en revanche, ne disposent pas à ce jour de technologies de substitution leur permettant de réduire massivement leurs émissions de CO2

Les défis du CCS

Le CCS n’est pas une technologie nouvelle : le captage et la séparation du CO2 sont mis en œuvre dans l'industrie depuis des décennies, le transport et l'injection de CO2 dans le sous-sol est pratiquée depuis les années 1970 pour la récupération assistée du pétrole. Mais les objectifs de réduction des gaz à effet de serre nécessitent la mise en place d'une industrie  CCS de taille comparable à celle de l'industrie pétrolière : des installations de captage dont la taille cumulée se compare à celle de l’industrie mondiale du raffinage, des réseaux de transport de taille comparable à ceux du transport du gaz naturel, et des infrastructures pour le stockage comparables à celles des exploitations des plus grands gisements pétroliers. 

Ce déploiement à grande échelle suppose donc que soient levés de nombreux défis parmi lesquels :

  • la réduction les coûts du captage, l’étape la plus coûteuse de la filière CCS,
  • la démonstration des capacités de stockage massif de CO2 dans les aquifères salins profonds, et la maîtrise du confinement du CO2 et de la sécurité du stockage sur de longues périodes (plusieurs centaines d'années) dans des structures géologiques de stockage.Puma Femme Basses PerfSneakers Smash Basses Smash Puma PerfSneakers YE92DHWI
     

Le captage du CO2

Cette étape peut représenter jusqu’à 70 % du processus en termes de coût et constitue un enjeu technologique et économique majeur. Il existe deux façons principales 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 résultant de la combustion, 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 en vue de minimiser la consommation énergétique et de réduire la taille des installations et les investissements.
     
  • le captage en oxy-combustion consiste à réaliser la combustion de combustibles carbonés 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 de l’air. Un autre moyen de production d’oxygène plus économique à partir de l’air est étudié : le Chemical Looping Combustion (CLC).
     

Le procédé de Chemical Looping Combustion (CLC)
Ce procédé est basé sur le recours aux oxydes métalliques pour réaliser une combustion en l'absence d'azote de l’air. Les particules métalliques en s’oxydant permettent le transfert de l’oxygène dans la zone de combustion, séparant ainsi l’oxygène de l’azote. Ce principe devrait permettre de réduire fortement les coûts de captage si les verrous technologiques associés sont levés.
Cette technologie est développée par IFPEN en collaboration avec Total.

Schéma du procédé du "Chemical Looping Combustion"

  
Seul le captage sur les fumées en post-combustion s’applique aux installations existantes. Le CLC exige des modifications de conception des installations qui représentent des investissements financiers importants, mais qui permettent d'obtenir une pénalité énergétique très faible pour le captage du CO2Marcelgrisgris Toile Lacoste De Fr Zpukxi Lacostechaussures Homme dhrCtsQ.

Le captage et la séparation du CO2 sont appliqués dans l'industrie depuis des décennies.

   

le transport du 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 à l’échelle industrielle aussi bien par bateau que par gazoducs. Pour les besoins de l’industrie pétrolière, on le transporte dans des gazoducs à l’état supercritique (à température ambiante et sous au-delà de 73 bars), ce qui nécessite des installations de compression et d’injection adaptées. Un réseau de 4 000 km de pipelines existe aux États-Unis. La mutualisation des infrastructures de transport dans les grandes zones industrielles, en particulier portuaires, et de collecte du CO2 sont envisagées.

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Le stockage du CO2

Une fois capté et acheminé, le CO2 doit être injecté et stocké dans le sous-sol. Les aquifères salins profonds ont été identifiés comme les seules structures géologiques présentant des capacités suffisantes de stockage massif du CO2.
 

Les structures géologiques de stockage

Deux types de structure sont étudiées :
  

  • les aquifères salins profonds. Ces réservoirs d’eau salée non potable, situés à de grandes profondeurs, représentent le plus gros potentiel en matière de capacité de stockage (400 à 10 000 Gt). Ils sont mieux répartis à la surface du globe que les gisements d'hydrocarbures mais leur structure et leur capacité à piéger durablement le CO2 sont plus mal connues. Un effort important de recherche doit donc être engagé pour apprécier leur potentiel en termes de stockage géologique et leur capacité à confiner le CO2 sur le long terme.
     
  • les gisements d’hydrocarbures (pétrole et gaz) épuisés. Cette option est intéressante puisque ces structures ont constitué des pièges à hydrocarbures étanches pendant des millions d'années et que ce milieu géologique est relativement bien connu. Néanmoins, leurs capacités sont limitées, et souvent très éloignées des installations industrielles. Le CO2 devra être alors acheminé sur de longues distances. Cette solution sera sans doute la première à être mise en œuvre mais elle ne sera pas suffisante.
    Des opérations de stockage dans des gisements de pétrole sont déjà en cours dans le cadre d’expérimentations en grandeur réelle.
     

Durée et fiabilité du stockage

Le stockage de CO2 doit permettre de couvrir non seulement la durée pendant laquelle les combustibles fossiles resteront disponibles (un à deux siècles) mais aussi la durée du cycle océanique (environ un demi-millénaire). En effet, il faut prendre en compte le cycle du carbone qui est régi par deux échanges : l'échange entre l'atmosphère et l'océan et celui entre la biosphère et l'atmosphère. Si les échanges avec la biosphère se font sur des échelles décennales, le cycle de l'océan s'étend sur plusieurs siècles. Une stabilisation des teneurs en CO2 dans l'atmosphère impose donc de conserver le CO2 dans le sous-sol sur des durées compatibles avec le cycle océanique. Par mesure de précaution, on envisage des solutions qui permettent d'effectuer le stockage sur des périodes pouvant atteindre des milliers d'années.Chaussures Et OccasionAnnonces Salomon Achat Ski De Vente iTkZOXuP
 

La fiabilité du stockage sur une longue durée constitue un enjeu primordial. Cette solution doit démontrer qu'elle est un moyen efficace de lutte contre le changement climatique (temps de rétention du CO2 suffisant) et qu'elle ne cause aucun dommage à l'environnement local. Seuls les sites présentant toutes les garanties relatives à la sécurité seront choisis. Pour ce faire, il faut disposer d'outils fiables de modélisation du devenir du CO2 stocké, et de techniques de gestion et de surveillance suffisamment sensibles permettant de détecter toute remontée éventuelle de CO2 afin de mettre en place les mesures correctives. 
  
 

Le CCUS (carbon capture, utilization and storage) : vers la valorisation du CO2 ?

Le CO2 pourrait être valorisé comme matière première pour différentes industries (chimie, agroalimentaire, etc.) ou bien pour la récupération assistée des hydrocarbures. Les voies chimiques et biologiques de valorisation sont à l’heure actuelle encore au stade laboratoire ou pilote. Il reste à en valider la rentabilité et le bilan environnemental en prenant en compte un certain nombre de critères : valeur de marché du CO2, volume de CO2 pouvant être traité, concentration et pureté du CO2,  possibilité d'utiliser de l'énergie non émettrice de gaz à effet de serre et à bas coût pour transformer le CO2, proximité des sites émetteurs de CO2 et des sites potentiels de transformation, analyses de cycle de vie des produits transformés, etc.
 

Les voies chimiques et biologiques de valorisation sont à l’heure actuelle encore au stade laboratoire ou pilote.

Les utilisations actuelles du CO2 :Difference Difference Chaussure Femme Chaussure Homme Adidas Homme Femme Adidas tsrdhQC
•  pour la récupération assistée des hydrocarbures (EOR pour Enhanced Oil Recovery) ; 
•  dans diverses industries (pour la production de boissons gazeuses, comme CO2 supercritique ou fluide frigorigène, etc.), pour des applications qui nécessitent généralement un gaz quasiment pur ;
•  de même, la valorisation biologique du CO2, via la culture de micro-algues, est déjà à un stade commercial pour certaines applications, dont la production de molécules à haute valeur ajoutée à destination des industries cosmétique et pharmaceutique ; 
•  la valorisation chimique du CO2 est aussi utilisée industriellement pour la production d’urée ou d’acide salicylique.

De nombreux acteurs industriels s’intéressent à la valorisation du CO2Achat Ballistic 40 Femme Et – Netburner Prix 5 Chaussures Asics Gel Yf7gb6Iyv et étudient différentes filières : voies de minéralisation (Skyonic, Calera, etc.), production de polycarbonates (Bayer, Novomer, etc.), méthanol via l’hydrogénation directe (Carbon Recycling International, Mitsui Chemicals Inc., etc.).

La valorisation du CO2 dans le Power to Gas
Le Power to Gas est envisagé pour transformer les surplus d’électricité issue d’énergies renouvelables intermittentes (éolien et solaire) en gaz. 
L’électricité excédentaire est transformée en hydrogène par électrolyse de l'eau. 
Le CO2 est alors utilisé pour la production de méthane de synthèse par la réaction de méthanation (conversion du dioxyde de carbone en présence d'hydrogène). 
Ce méthane de synthèse peut être injecté dans les réseaux de gaz naturel existants. 
Mais la rentabilité économique de la chaîne est encore loin d’être atteinte.

Si l'utilisation du CO2 peut trouver à l'avenir un intérêt économique, on peut s’interroger sur son efficacité d'un point de vue du bénéfice climatique. En effet, sauf à minéraliser le CO2, les produits issus de la transformation du CO2 ne le stockent que de façon temporaire avant de le restituer à l'atmosphère. Certains de ces produits ont néanmoins un effet bénéfique mais limité, lié à la substitution d'un produit utilisant du carbone fossile. Encore faut-il que le CO2 utilisé soit d'origine biologique, et donc déjà neutre du point de vue climatique.