La capture du carbone et son stockage géologique

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Les activités humaines impliquent l’utilisation de ressources fossiles qui génèrent des émissions de CO₂ lors de leur combustion. De plus, certains procédés chimiques ou industriels (comme le ciment) sont naturellement émetteurs de CO₂.

Dès lors, une part non négligeable de CO₂ continuera à être émise par l’humanité, malgré le déploiement de solutions telles que l’efficacité énergétique,  la migration des consommations vers les  énergies renouvelables thermiques ou électriques.

Ainsi, dans l’objectif de décarboner nos activités pour atteindre la neutralité carbone, la capture, l’utilisation industrielle ou le stockage géologique (CCUS, Carbon Capture Utilization and Storage) de CO₂ pourrait jouer un rôle intéressant, qui est évalué à 10% des efforts vers une économie bas carbone par l’AIE (Agence Internationale de l’Energie).

Isoler le CO₂

La première étape consiste à isoler le CO₂ des autres molécules. Quatre grands process ont été développés :

  • La post-combustion : capturer le CO₂ après la combustion dans les fumées des cheminées. Le CO₂ est relativement peu concentré, dans un grand volume d’un effluent à faible pression. Des techniques comme l’absorption chimique (lavage aux amines) ou la séparation membranaire sont utilisées de manière industrielle depuis les années 60. Cette technologie est particulièrement adaptée au retrofit et trouverait sa place dans de nombreux procédés existants.
  • La pre-combustion : isoler le CO₂ avant la combustion par le biais de la production d’un gaz de synthèse (syngas) qui contiendra une forte proportion d’hydrogène. De nombreuses recherches sont en cours, et la R&D développe plusieurs technologies. L’application la plus prometteuse serait la production d’électricité.
  • L’oxy-combustion : utiliser l’oxygène comme comburant et non l’air comme c’est classiquement le cas. Le problème est alors déplacé à la production de O2 qui implique des procédés gourmands en énergie, et une modification des équipements (brûleurs adaptés, métallurgie pour supporter les hautes températures).

La capture au sein des procédés industriels : Comme évoqué plus haut, le CO₂ est naturellement émis par des procédés, notamment la production pétrolière et gazière. Ainsi, les premières applications de CCS ont vu le jour dans des contextes pétroliers, où le CO2 est naturellement produit avec les molécules de méthane. Dans une moindre mesure, la méthanisation possède la même caractéristique, où les opérateurs ont l’obligation d’épurer le biogaz selon l’usage énergétique retenu.

Capturer le CO₂


Une fois le CO₂ isolé des autres composants, il peut être soit utilisé pour des productions industrielles sur place ou à distance, soit injecté dans des réservoirs déplétés : les ressources d’hydrocarbures qu’il contenait ont été produites. Étant donné que l’industrie pétrolière a une très bonne connaissance de ces réservoirs, cela permettrait de limiter les risques de fuites, ou de mobilité du CO₂ hors des zones sous contrôle.

Cette technologie fait l’objet de plusieurs critiques pour les craintes qu’elle inspire dans la gestion des risques liés au sous-sols, mais aussi par l’inquiétude de ne pas être prête à temps pour faire face aux objectifs de réduction des émissions de CO₂.

Néanmoins, de nombreux scientifiques travaillent sur le sujet. En effet, depuis 1996, l’opérateur pétrolier norvégien Statoil stocke des quantités de CO₂ dans le gisement de Sleipner, offrant près de 30 ans de suivi et de contrôle du comportement du fluide.

À défaut de stockage géologique, il est en outre possible de réfléchir à des usages des molécules de CO₂. Par exemple, la synthèse d’urée requiert une molécule de CO₂ et d’ammoniac (NH₃).

Schéma pour la page Stockage géologique du CO2
Schéma réalisé à partir des données de l'IEA

Les critères de validation de la compensation carbone volontaire


Pour mettre en place un projet de capture CO₂, Orygeen va :

1.

Évaluer la sensibilité de l’industrie à la contrainte carbone

2.

Définir la stratégie adaptée, avec la part que pourrait jouer le CCUS

3.

Étudier les options techniques

4.

Consulter les fournisseurs de technologie de capture

5.

Organiser le projet R&D le cas échéant

6.

Suggérer des usages pour le CO₂ et proposer des opérateurs pour le stockage

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