CCS ou sur quoi je travaille pour le moment

CO2 capture in power plants and fuel refining processes

Résumé :

A la demande générale, voici une petite description de ce qui va occuper une bonne partie de mon second semestre ici en Norvège.

En effet, je continue ma 5^ème année et donc vais rédiger une Thèse, TFE ou quelque soit son nom et ce petit article a pour but de donner une brève et très simplifiée (pour les non-ingénieurs) description de la problématique du CO2 et des solutions techniques que l’on peut y apporter. Après cette introduction, j’aborderai le sujet de la capture, transport et stockage du CO2 (CCS CO2 capture and storage) et plus particulièrement, je donnerai une image de ce que je vais essayer d’accomplir à travers cette thèse (si au moins je le savais…).

Introduction :

La problématique du CO2 et autres gaz à effet de serre ou celle du réchauffement climatique (qui est accepté par la plupart des scientifiques comme étant la conséquence des premiers cités) est sur toutes les bouches. Mais, qu’en est il vraiment ?

Les rayons du soleil sont des rayons de lumière. La lumière est une onde qui possède une certaine fréquence. Autour de la terre, se trouve l’atmosphère qui laisse passer les rayons lumineux, mais pas les rayons infrarouge. Hors tout corps chaud émet du rayonnement infrarouge. Lorsque le soleil éclaire un objet, celui-ci chauffe et réémet une partie de cette chaleur sous forme de rayon infrarouge. Ceux-ci sont réfléchis sur la terre par l’atmosphère, ce qui produit l’effet de serre. Sans effet de serre, la terre aurait une température moyenne de « -15°C ». Ce qui se passe pour le moment, la concentration de ces gaz à effet de serre augmente dans l’atmosphère à cause de l’activité humaine. Le CO2, la vapeur d’eau, le gaz naturel en sont les principaux acteurs.

Le réchauffement est celui de la température moyenne de la terre. Qui dit moyenne peut dire plus froid à certains endroits et plus chaud à d’autres.

Les conséquences sont réapparition de maladies, disparition d’espèce, dérèglement du climat (Tsunami, tornade, inondation), augmentation du niveau des mers,…

Ce qui entraînera des coûts énormes pour adapter les économies des pays.

Responsable :

Le CO2 est un résultat de la combustion d’énergie fossile : Gaz naturel, pétrole et charbon. La consommation d’énergie mondiale est soutenue à 85% par les énergies fossiles (les 15% restant se répartissant entre le nucléaire 5%, l’hydraulique 5%, et autres 5% (biomasse,… moins de 1% pour les renouvelables comme le solaire et l’éolien). Il est donc dur de se passer des énergies fossiles dans un court avenir. Hors nous devons agir le plus vite possible.

Question :

Comment réduire nos émissions en continuant à fournir l’énergie que nous consommons (et celle-ci ne fait qu’augmenter car la population mondiale augmente et les pays plus pauvres ont droit eux aussi à l’accès à l’énergie) ? Selon les rapports d’experts, il faut diminuer nos émissions de 50% en 2050 et 80% en 2100 si nous voulons limiter le réchauffement entre 1.5°C et 2.5°C.

Actions :

Les moyens de réduire nos émissions et donc d’empêcher une trop forte augmentation sont multiples :

Réduire la consommation, si pas de consommation pas d’émission.

Augmenter les rendements de production et d’utilisation d’énergie, c'est-à-dire que pour le même service utile, on consomme moins.

Passer aux combustibles contenant moins de carbone par unité d’énergie. Quand on brûle du charbon, on émet plus de CO2 que si on brûlait du gaz naturel.

Passer aux énergies n’ayant que peu d’émission de gaz à effet de serre : Renouvelable et nucléaire.

Planter des forets, les plantes en grandissant fixe le CO2.

Capture et stocker le CO2.

Il est clair qu’une seule de ces solutions ne suffit pas. Il faut une application de toutes ces mesures, ce qui donne du travail à tous les niveaux, du simple citoyen aux gouvernements en passant par les entreprises.

La capture et stockage du CO2

Peut-être la moins connue et celle sur laquelle je travaille pour le moment. Lors de la combustion pour produire de l’électricité, ou autre produits tels que le ciment, le verre, les métaux, du CO2 est émit dans l’atmosphère.

La production d’électricité est responsable d’environ 40% des émissions de CO2 mondiales. Pour appliquer la capture et le stockage du CO2, les coûts sont énormes, il faut donc des endroits gros producteurs de CO2, comme les centrales électriques, les raffineries, la production de gaz,… Ce serait beaucoup trop cher de capturer le CO2 dans une chaudière ménagère ou à la sortie d’un pot d’échappement d’une voiture.

L’idée est de capturer ce CO2, de le séparer des autres gaz et de le stocker.

Capturer ?

On le sépare des autres gaz comme l’azote, la vapeur d’eau et autres polluants.

Les moyens sont toujours en court d’étude mais très prometteurs et quasi prêt à l’emploi. L’air est constitué principalement d’azote (79%) et d’oxygène (21%). Trois méthodes principales existent :

La post capture : séparation du CO2 des gaz qui sortent de la cheminée (séparation CO2/azote)

La pré capture : on retire le carbone du combustible avant de le brûler donc pas de CO2 dans les fumées (séparation hydrogène/azote)

L’oxy combustion : on sépare l’oxygène de l’air et on brûle le carburant avec de l’oxygène pur. Cela donne des fumées avec de la vapeur d’eau et seulement du CO2 (séparation oxygène/azote).

Transporter ?

Le CO2 peut être transporter comme le gaz naturel l’est : par pipelines ou bateaux

Stocker ?

Il existe des possibilités de stocker le CO2. Pas dans des grands bidons, ce serait impossible vu les quantités. Il existe sous terre des réservoirs de CO2 naturel comme il existe des puits de gaz et de pétrole. L’idée est de trouver des réserves similaires mais vide ou des réservoir de pétrole et de gaz vide que l’on peut remplir avec du CO2. Donc le CO2 ne se retrouverait pas dans l’atmosphère.

Mon travail de fin d’étude

Mon approche est assez particulière. Je me place dans la position d’une entreprise produisant du gaz du pétrole et de l’électricité. Je revois les différentes technologies quasi prête à l’emploi pour la capture et je recherche à quel endroit dans mon entreprise fictive les coûts serait les moindres.

Ensuite je peux jouer avec des contraintes comme le prix des taxes de CO2, le prix des combustibles etc…

Question?
Demandez moi...

Pour quand connaitrez vous mes résultast?
Normalement mon TFE sera terminé pour début juin et sera écrit en anglais... avis aux amateurs.