Emission zéro
23/12/08

Mais il n’est pas possible, dans un avenir prévisible, d’envisager de se passer du pétrole et du charbon, ce dernier émettant deux fois plus de GES que le gaz naturel par kWh produit. Chaque fois qu’on brûle un kilo de charbon, c’est environ 3 kilos de CO2 qu’on injecte dans l’atmosphère ( C + O2 >>> CO2 soit 12 g C + 32 g O2 >>>> 44 g CO2 ou 1 kg C + 2.67 kg O2 >>> 3.67 kg CO2 . Or dans un charbon typique, celui importé en Belgique par exemple , il y a 75 % de Carbone soit 0.75 kg C dans 1 kg charbon. D’où 0.75 kg C + 2 kg O2 >>> 0.75x3.67 = 2.75 kg CO2 ). «Or, on assiste partout à un retour fulgurant du charbon, non seulement en Chine, mais aussi aux Etats-Unis et en Europe. King Coal is back»,lance Philippe Mathieu. Et c’est ici qu’interviennent les technologies CCS de captage et séquestration du carbone. Ou, si l’on préfère, les technologies zéro-émission. Et c’est le concept d’une centrale électrique à gaz naturel à émission nulle qu’il a effectivement proposé il y a une quinzaine d’années sous le nom de cycle MATIANT. Un nom qui résulte simplement de la contraction du nom des deux concepteurs de ce type de centrale, Philippe Mathieu et le Russe Evgeny Yantovsky (celui du chercheur russe peut s’écrire indifféremment avec un Y ou un I). «Ce modèle est encore très étudié aujourd’hui et a donné naissance à des cycles semblables développés dans le monde entier», précise Philippe Mathieu.

 

Captage CO2

 

Trois filières de captage

Capter le CO2 veut dire le séparer d’autres composants avec lesquels il est mélangé. Trois filières de captage existent aujourd’hui.

La première est la décarbonisation des fumées. Le constituant principal des fumées est l’azote, qui en représente typiquement 75% vol , en mélange avec 13% de CO2, 8% H2O et 3% O2. Pour une centrale à charbon L’opération consiste à isoler le CO2 en injectant dans les fumées une molécule de lavage (un solvant) qui avale le CO2 et pas l’azote , qui relâche ce CO2 quand elle est chauffée et qui est ensuite recyclée pour rejouer son rôle de «mangeur» de CO2. L’opération consomme de la chaleur, ce qui implique une pénalité énergétique sur les performances du système.

La deuxième est la décarbonisation du combustible (le charbon, le pétrole et la gaz naturel ). soit par gazéification , soit par reformage . L’hydrocarbure étant composé de carbone et d’hydrogène, il s’agit de libérer l’hydrogène et de conserver le carbone sous forme de CO2. La formule chimique de l’ opération de reformage du gaz naturel est globalement résumée par une réaction simple : CH4 + 2 H2O → CO2 + 3 H2. Un procédé qui serait donc en même temps une source d’hydrogène, lequel peut aussi être utilisé dans les piles à combustible, pour le transport par exemple.

Une autre source possible d’hydrogène sans carbone est l’électrolyse de l’eau, mais la condition est que celle-ci soit opérée par une source d’électricité elle-même sans carbone, soit le nucléaire ou les renouvelables.

La troisième est l’oxycombustion, dont le cycle MATIANT a inspiré le concept.Ici, on intervient en amont de la combustion en injectant de l’oxygène pur au lieu d’air comme comburant. La réaction s’écrit pour du méthane par exemple: CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O. Pour capter le CO2, il suffit alors de condenser l’eau par refroidissement du mélange. L’avantage de cette troisième voie de décarbonisation est qu’elle repose sur une technologie éprouvée de longue date, celle la séparation de l’oxygène de l’air par cryogénie (société Air Liquide). «C’est la plus mature, c’est à dire la plus proche de l’application parce qu’elle paraît technologiquement la plus facile à mettre en oeuvre», dit Philippe Mathieu. C’est aussi la plus efficace puisque, contrairement aux deux premières options de captage qui ne retiennent que environ 90 % du carbone, l’oxycombustion en retient pratiquement 100 %.

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