Un moyen très efficace de freiner le changement climatique causée par le dioxyde de carbone (CO2) rejeté dans l'atmosphère consiste à le capturer et à le stocker par un processus appelé capture du carbone.
La technique peut absorber jusqu'à 90 % du CO2 produit lors de la combustion de combustibles fossiles pour produire de l'électricité et dans des activités industrielles comme la fabrication de ciment.
Table des matières
Qu'est-ce que la capture de carbone ?
La capture du carbone est une méthode de réduction des émissions de carbone, qui peut être essentielle dans la lutte contre le réchauffement climatique.
Cela implique une procédure en trois étapes qui comprend la capture du dioxyde de carbone libéré lors de la production d'électricité ou d'autres processus industriels, tels que la production d'acier ou de ciment, son transport, puis son enfouissement profondément sous terre.
En règle générale, le CO2 est extrait de sources ponctuelles importantes comme les usines chimiques ou les centrales électriques à biomasse, puis stocké dans des formations géologiques souterraines.
Pour atténuer les effets du changement climatique, il est important d'empêcher l'industrie lourde de rejeter du CO2.
Le stockage à long terme du CO2 est une idée relativement récente, même s'il est injecté dans les formations géologiques depuis plusieurs décennies à des fins diverses, dont une meilleure récupération du pétrole.
Avant de discuter, comment fonctionne la capture du carbone ? Examinons un peu plus le captage et le stockage du carbone.
À propos du captage et du stockage du carbone (CSC)
Un sous-produit important de la combustion de carburant dans une centrale au charbon, au pétrole ou au gaz pour produire de l'électricité est le dioxyde de carbone (CO2), un gaz à effet de serre.
L'utilisation de la technologie de capture et de stockage du carbone (CSC), qui utilise des roches souterraines comme «réservoirs de stockage», est un moyen de contrôler les émissions de carbone.
Mais comment fonctionnent ces technologies ?
Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés, divers gaz sont produits, notamment de l'oxygène, de l'azote et du dioxyde de carbone (CO2).
L'objectif principal du CSC est de préparer ce CO2 pour le stockage souterrain en le retirant sélectivement du mélange gazeux.
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How fait Carbon Capture Wtravail ?
Trois étapes fondamentales sont couramment impliquées dans la capture et le stockage du carbone :
- Capture: Le CO2 est éliminé des autres gaz produits lors des opérations industrielles, comme ceux des cimenteries ou des aciéries, ou des centrales électriques au charbon et au gaz.
- Transport: Avant d'être transporté vers un site de stockage, le CO2 peut être comprimé sous forme liquide ou maintenu sous forme de gaz.
- Stockage: Après son arrivée sur le site de stockage, le CO2 est ensuite stocké de façon permanente en étant injecté dans des formations rocheuses souterraines ou à un autre endroit approprié.
Ici, nous allons examiner ces actions :
1. Capturer
Le dioxyde de carbone peut être extrait directement de l'air ou d'une source industrielle (comme une centrale électrique).
Pour la capture du carbone, plusieurs technologies peuvent être utilisées, notamment la séparation des gaz par membrane, l'adsorption, le bouclage chimique, les technologies d'hydrate de gaz et l'absorption.
Le meilleur endroit pour capter le CO2 est directement à la source, ce qui comprend les industries qui génèrent de grandes quantités d'émissions de CO2, les centrales à biomasse ou à combustibles fossiles, les centrales électriques au gaz naturel, les installations de traitement du gaz naturel, les usines de carburants synthétiques et les centrales à base de combustibles fossiles. installations de production d'hydrogène.
Comme on l'a déjà noté, le CO2 peut être extrait directement de l'air, bien que cette méthode soit moins efficace et plus difficile que l'extraction à la source.
Le carbone peut également être capturé à partir d'organismes qui digèrent les sucres pour fabriquer de l'éthanol, entre autres sources.
Cela produit du CO2 pur, qui peut être déversé dans le sol en quantités légèrement inférieures à l'éthanol en poids.
Les trois principales technologies de captage du carbone sont,
- Précombustion
- Post-combustion
- Oxycombustion
1. Précombustion
Suite à la combustion d'énergie fossile, le CO2 doit être éliminé.
Cette procédure, qui est généralement utilisée dans les centrales électriques, consiste à capturer le dioxyde de carbone des gaz de combustion émis par les centrales électriques ou d'autres endroits qui produisent des émissions de carbone.
La technologie de cette méthode de capture peut être intégrée dans des centrales nouvellement construites ainsi que modernisée dans des centrales électriques existantes.
2. Post-combustion
Ceci est fréquemment appliqué dans les industries chimiques, des combustibles gazeux, des engrais et de la production d'électricité.
L'approche consiste à utiliser un gazogène, par exemple, pour oxyder partiellement le combustible fossile.
En conséquence, du gaz de synthèse est produit (CO et H2), qui interagit avec la vapeur (H2O) pour produire du CO2 et du H2.
Le CO2 peut alors être récupéré à partir d'un flux d'échappement assez propre, et le H2 peut être utilisé comme carburant sans émettre de dioxyde de carbone (CO2).
Il est idéal d'inclure cette méthode dans les constructions neuves.
3. Oxycombustion
La combustion d'oxycombustible nécessite de brûler le combustible dans de l'oxygène plutôt que dans de l'air.
Pour éviter des températures de flamme élevées, les gaz de combustion refroidis sont recirculés et renvoyés dans la chambre de combustion.
Les principaux composants de ces gaz de combustion sont le dioxyde de carbone et la vapeur d'eau.
Le refroidissement permet à la vapeur d'eau de se condenser, laissant une vapeur de dioxyde de carbone presque entièrement pure qui peut être collectée.
Alors que l'énorme quantité de dioxyde de carbone capturé rend ce processus qualifié de "zéro émission", une partie de celui-ci pénètre encore dans l'eau condensée, qui doit être correctement traitée ou éliminée pour l'empêcher de pénétrer dans l'environnement.
Il existe plusieurs types de technologies de capture du carbone, notamment :
- Absorption
- Adsorption
- Boucle de calcium
- Combustion en boucle chimique
- Cryogénique
- Membrane
- Absorption multiphase
- Oxycombustion
Le composant le plus coûteux du CSC est la capture, qui représente environ les deux tiers du coût total.
Cela s'explique principalement par le fait que les technologies pour les procédures de transport et de stockage sont déjà établies, alors que des améliorations sont encore possibles dans les opérations de capture.
2. transport
Le CO2 doit être livré à un lieu de stockage après avoir été capté.
Alors que les navires peuvent parfois être une option plus abordable, en particulier pour le transport longue distance, les pipelines sont généralement le moyen le plus rentable de déplacer des quantités importantes de CO2.
Les chemins de fer et les camions-citernes sont d'autres méthodes pour déplacer le CO2, mais ils sont environ deux fois plus chers que les pipelines ou le transport maritime.
3. Stockage
Pour le stockage à long terme du CO2, diverses techniques ont été étudiées, y compris le stockage géologique (sous forme de gaz ou de liquide), le stockage solide à base minérale par une réaction avec des oxydes métalliques pour produire des carbonates stables, en utilisant des des bactéries ou des algues pour décomposer le CO2, et même un stockage océanique.
Cependant, comme ce type de stockage pourrait aggraver considérablement l'acidification des océans, il a été interdit par les accords de Londres et OSPAR.
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Carbon Capture Mméthodes
La taille et les dépenses potentielles de plusieurs méthodes d'utilisation du CO2 sont présentées ici.
Tout bien considéré, l'utilisation du CO2 a le potentiel de fonctionner à grande échelle et à faible coût, ce qui indique qu'il pourrait s'agir d'une activité majeure à l'avenir.
Les évaluations du barème pour 2050 résultent d'une procédure impliquant des estimations structurées, des conseils professionnels et des examens approfondis de la portée.
Nos coûts sont présentés sous forme d'intervalles interquartiles à partir d'études technico-économiques recueillies via des examens de cadrage et sont des coûts d'équilibre, ce qui signifie qu'ils prennent en compte les revenus.
Cela indique que les coûts sont dépassés et risquent de sous-évaluer la capacité des voies à réaliser des économies d'échelle.
Sous les hypothèses d'aujourd'hui, les processus à coûts négatifs sont rentables.
- Produits chimiques CO2
- Combustibles CO2
- Microalgues
- Matériaux de construction en béton
- Récupération améliorée du pétrole à l'aide de CO2 (EOR)
- Bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS)
- Vieillissement amélioré
- Sylviculture
- Séquestration du carbone dans le sol
- Biochar
1. Produits chimiques CO2
En 2050, 0.3 à 0.6 GtCO2 pourraient être utilisées annuellement pour la production de méthanol, d'urée (utilisée comme engrais) ou de polymères (comme produits durables) à des coûts allant de -80 à 300 $ par tonne de CO2.
Cela serait accompli en réduisant le CO2 en ses parties à l'aide de catalyseurs et en utilisant des réactions chimiques.
2. Combustibles CO2
L'hydrogène et le CO2 peuvent être combinés pour créer des hydrocarbures tels que le méthanol, les carburants de synthèse et le gaz de synthèse, qui peuvent être utilisés dans les infrastructures de transport existantes.
Cependant, les coûts à l'heure actuelle sont importants.
En 2050, les carburants au CO2 pourraient utiliser 1 à 4.2 GtCO2 par an, mais les coûts pourraient atteindre 670 $ par tonne.
3. Microalgues
Les efforts de recherche se sont longtemps concentrés sur l'utilisation de microalgues pour fixer le CO2 à des taux élevés, puis sur le traitement de la biomasse pour produire des biens tels que des carburants et des composés de grande valeur.
Les coûts de production d'une tonne de CO2 varient de 230 $ à 920 $, tandis que les taux d'utilisation en 2050 peuvent varier de 0.2 à 0.9 GtCO2 par an.
4. Matériaux de construction en béton
Le CO2 peut être utilisé dans la production de granulats ou pour « durcir » le ciment.
Ce faisant, le ciment ordinaire fortement émetteur pourrait être remplacé tout en stockant du CO2 sur le long terme.
Nous prévoyons qu'en 2050, avec des coûts actuels compris entre -30 et 70 dollars par tonne de CO2, il y aura un potentiel d'utilisation et de stockage compris entre 0.1 et 1.4 GtCO2 en raison de l'urbanisation mondiale croissante et d'un environnement réglementaire difficile.
5. Récupération améliorée du pétrole à l'aide de CO2 (EOR)
La production de pétrole peut être augmentée en ajoutant du CO2 aux puits de pétrole.
Cependant, surtout, il est possible d'exploiter l'EOR de manière à ce que plus de CO2 soit injecté et stocké qu'il n'en est produit lorsque le produit pétrolier final est consommé.
Normalement, les opérateurs maximisent la quantité de pétrole et de CO2 récupérée du puits.
Nous projetons qu'en 2050, 0.1 à 1.8 GtCO2 pourraient être utilisées et stockées de cette manière pour des prix compris entre -60$ et -40$ la tonne de CO2.
6. Bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS)
Dans le cas de la bioénergie avec captage du carbone, l'opérateur fait pousser des arbres pour absorber le CO2, utilise la bioénergie pour produire de l'électricité, puis séquestre les émissions qui en résultent.
Nous calculons des coûts d'utilisation entre 60 $ et 160 $ par tonne de CO2 en utilisant une estimation raisonnable du revenu énergétique.
En 2050, cette méthode pourrait être utilisée pour stocker et utiliser entre 0.5 et 5GtCO2 par an.
Ce niveau de déploiement tient compte d'autres objectifs de durabilité et est inférieur à certaines estimations BECCS publiées précédemment.
7. Altération améliorée
Les roches comme le basalte peuvent rapidement créer du carbonate stable à partir du CO2 atmosphérique lorsqu'elles sont broyées et étalées sur terre.
Sur les terres agricoles, cela va probablement augmenter les rendements.
Nous n'avons pas fourni de projections pour 2050 pour cette voie car elle en est encore à ses débuts.
8. Sylviculture
Un produit commercialement utile qui peut stocker le CO2 dans les bâtiments et remplacer l'utilisation du ciment est le bois, qui peut provenir à la fois de forêts nouvelles et anciennes.
Nous prévoyons qu'à des coûts compris entre -40 et 10 $ par tonne de CO2, jusqu'à 1.5 GtCO2 pourraient être utilisés de cette manière en 2050.
9. Séquestration du carbone dans le sol
Les techniques de gestion des terres qui séquestrent le carbone dans le sol peuvent augmenter la production agricole tout en stockant simultanément le CO2 dans le sol.
À des coûts compris entre 90 $ et 20 $ par tonne de CO2, nous prévoyons que le CO2 utilisé sous la forme de cette production améliorée pourrait varier de 0.9 à 1.9 GtCO2 par an en 2050.
10. biochar
Le biochar est de la biomasse qui a été brûlée à des températures élevées avec peu d'oxygène, ou biomasse «pyrolysée».
L'ajout de biochar aux sols agricoles a le potentiel d'augmenter les rendements des cultures de 10%, cependant, il est extrêmement difficile de produire un produit cohérent ou de prévoir comment le sol réagira.
Nous prévoyons que le biochar pourrait utiliser entre 0.2 et 1 GtCO2 en 2050, avec des coûts d'environ -65 $ par tonne de CO2.
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Les meilleurs Carbon Capture Centreprises
La lutte pour minimiser les émissions de carbone provenant des sources d'émissions actuelles et résoudre le problème des émissions de carbone passées qui sont déjà présentes dans notre atmosphère est menée par ces entreprises de capture du carbone.
D’après État d'espritÉco, les 7 principales entreprises de captage de carbone sont :
- Carbfix
- Thermostat global
- Solutions CO2 par SAIPEM
- Puissance nette
- Captage et stockage du carbone Quest par Shell
- Climeworks
- Ingénierie du carbone
1. Carbfix
Carbfix a son siège social en Islande et, depuis 2014, ils opèrent à la centrale électrique de Hellisheii.
Ils ont été fondés en tant que filiale de Reykjavik Energy (OR) en 2019 et fonctionnent de manière indépendante depuis janvier 2020.
Leur objectif est d'accumuler rapidement un milliard de tonnes de CO2 stocké en permanence (1 GtCO2) pour devenir un "instrument clé dans la lutte contre le problème climatique".
Emplacement : Reykjavik, Islande
Établi: Projet pilote 2012-2014, 2014 à aujourd'hui - centrale opérationnelle à la centrale électrique de Hellisheiði et prenant en charge de nouveaux projets à partir de 2020.
2. Thermostat global
En 2010, Global Thermostat a été fondée aux États-Unis.
Leur procédé exclusif extrait directement le carbone de l'atmosphère ou des émissions industrielles et le concentre.
Ensuite, il peut être vendu à différentes industries afin qu'elles puissent l'utiliser à nouveau pendant la production.
Avec cette stratégie, la capture du carbone devient une entreprise lucrative plutôt qu'un coût pour l'entité émettrice.
De plus, cela ouvre la possibilité de gérer une entreprise à ceux qui souhaitent collecter le carbone atmosphérique et le vendre aux secteurs de l'économie qui le souhaitent.
Leur conception modulaire élimine les restrictions géologiques auxquelles les systèmes de stockage de carbone doivent faire face et permet la construction d'usines individuelles à n'importe quel endroit.
Emplacement : New York, États-Unis
Établi: 2010
3. Solutions CO2 par SAIPEM
Au Québec, Canada, CO2 Solutions by SAIPEM a son siège social.
Depuis leur création en 1997, ils ont créé une technique spéciale de capture du carbone motivée par le poumon humain.
Tous les animaux et plantes contiennent l'enzyme naturelle anhydrase carbonique (CA), qui est utilisée dans leurs technologies sous une forme industrielle.
En contrôlant le carbone que nous respirons, l'enzyme nous permet de respirer.
Ils ont développé et protégé leur technique au cours des 20 dernières années pour permettre de capturer jusqu'à 99.95 % du carbone des cheminées industrielles et des émissions des centrales électriques.
Après cela, le carbone est déplacé vers les entreprises voisines qui en ont besoin, comme les serres agricoles.
Emplacement : Ontario, Canada
Établi: 1997 (première application commerciale en 2016)
4. Puissance nette
Le siège social de Net Power se trouve à Durham, en Caroline du Nord, aux États-Unis.
Leurs avancées technologiques ont commencé en 2008 avec un projet de création d'électricité peu coûteuse et sans carbone.
Le cycle Allam-Fetvedt, qu'ils ont créé, a conduit à la création de NET Power en 2010.
Grâce à des installations électriques au gaz naturel qui sont des boucles semi-fermées et alimentées au CO2 avec le cycle Allam-Fetvedt, NET Power espère atteindre tous les objectifs énergétiques de 2050.
Emplacement : Durham, Caroline du Nord, États-Unis
Établi: 2010
5. Captage et stockage du carbone Quest par Shell
Dans l'Alberta au Canada, à la centrale électrique de Scotford Upgrader, Shell possède une installation de capture du carbone appelée Quest.
Shell, qui la possède et l'exploite, l'utilise pour réduire les émissions de carbone de la centrale électrique qui transforme le bitume du sable en pétrole.
Après avoir été canalisé vers un autre endroit, le carbone est ensuite injecté 2 kilomètres plus bas dans des formations géologiques poreuses, où il reste indéfiniment.
Emplacement : Edmonton, Alberta, Canada
Établi: 2015
6. Climworks
Fondée en 2009, Climeworks est une entreprise de capture de carbone dont le siège est à Zurich, en Suisse.
Mais depuis 2007, leur technologie est en cours de développement.
Climeworks est le plus grand fournisseur de services de capture directe de l'air pour la capture du carbone, et ils construisent actuellement une nouvelle installation de capture directe de l'air en Islande nommée Orca.
Ils capturent le CO2 avec leur méthode et le stockent sous terre avec la technologie de Carbfix.
L'installation sera la plus grande installation climatiquement positive au monde lorsqu'elle pourra capturer 4000 2 tonnes de COXNUMX par an.
De plus, ils exploitent environ 6500 usines plus petites avec différents partenaires.
Emplacement : Zurich, Suisse
Établi: 2009
7. Ingénierie du carbone
En 2009, Carbon Engineering a été fondée à Calgary, au Canada.
En 2015, ils ont déménagé à Squamish, où ils ont mis en place une usine pilote pour capter directement le carbone de l'atmosphère et soit le stocker en toute sécurité sous terre, soit le transformer en carburant synthétique.
Depuis lors, Carbon Engineering a collaboré avec des entreprises aux États-Unis et au Royaume-Uni ainsi qu'avec des entreprises du monde entier pour collecter et stocker le carbone atmosphérique et créer un carburant propre à partir du carbone qu'elles séquestrent.
Emplacement : Squamish, Colombie-Britannique, Canada
Établi: 2009
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Conclusion
La capture du carbone peut-elle réduire le changement climatique ?
C'est la question principale, mais le CSC est incontestablement un instrument crucial dans la lutte contre le changement climatique car il est désormais le meilleur choix pour réduire les émissions des utilisations industrielles importantes.
Le CSC peut produire des « émissions négatives » et éliminer le CO2 de l'environnement lorsqu'il est utilisé conjointement avec des technologies bioénergétiques pour la production d'électricité, telles que la bioénergie avec capture et stockage du carbone (BECCS).
Pour maintenir les augmentations de température au minimum et commencer à inverser le changement climatique, le carbone doit être éliminé de l'atmosphère.
Pour atteindre la capacité prévue par le Global CCS Institute, qui stipule que nous aurons besoin de 2,500 2040 systèmes de CSC d'ici 1.5, chacun absorbant environ 2 million de tonnes de COXNUMX par an, il reste encore beaucoup de travail à faire.
Avant d'atteindre ce stade, nous nous familiarisons avec sources respectueuses de l'environnement sont mieux vaut prévenir que guérir.
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Un écologiste passionné dans l'âme. Rédacteur principal de contenu chez EnvironmentGo.
Je m'efforce d'éduquer le public sur l'environnement et ses problèmes.
Il a toujours été question de nature, nous devons protéger et non détruire.