Dès l'époque industrielle, la quantité d'anhydride carbonique émise dans l'atmosphère (CO2 ) a beaucoup augmenté. Chaque année, l'activité humaine libère dans l'atmosphère plus de dioxyde de carbone qu'elle ne peut en éliminer par des processus naturels, ce qui entraîne une augmentation constante de la teneur en CO₂ de l'atmosphère. Des contre-mesures sont donc nécessaires pour bloquer la croissance et réduire les émissions de CO₂ : l’une des stratégies possibles est représentée par les technologies de Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS).Il s’agit du captage, usage et stockage du CO₂, qui sont indispensables pour rendre la transition vers un système énergétique entièrement décarboné, plus durable sur le plan économique, conformément aux objectifs de "net zéro CO₂" fixés pour 2050 (Net Zero by 2050 - Analysis - IEA).
Carbon Capture, comment fonctionne la technologie pour éliminer le CO₂ de l'environnement
Selon le rapport annuel du Global Monitoring Lab du NOAA, en 2022 et pour la onzième année consécutive, l'augmentation des émissions de CO2 a été supérieur à 2 parties par million (ppm). L'année dernière, en fait, la moyenne globale d'anhydride carbonique atmosphérique a établi un nouveau record : 417,06 ppm. En total, par rapport à la période précédant la révolution industrielle, la valeur de l’anhydride carbonique atmosphérique a augmenté de 50 %.
Les technologies de Carbon Capture revêtent donc un rôle important dans la lutte contre les changements climatiques et pourraient ouvrir la route pour un futur à taux de carbone bas.
Carbon Capture : qu'est-ce que c'est et comment cela marche ?
Selon le Center for Climate and Energy Solutions, une organisation environnementale américaine à but non lucratif, le Carbon Capture est un processus technique qui permet de capter jusqu'à 90 % des émissions de CO2 provenant de l'utilisation de combustibles fossiles dans les centrales électriques et les installations industrielles.
Les technologies de Carbon Capture, Utilization and Storage (CCUS) empêchent le dioxyde de carbone d'arriver dans l'atmosphère. En fait, le CO2 capturé peut être stocké et conservé de manière permanente en formations géologiques souterraines ou être encore utilisée comme matière première pour d'autres produits avec plus d'avantages économiques, en conservant la neutralité du CO2 des processus de production.
Au niveau industriel, les systèmes de Carbon Capture se divisent en :
- précombustion avec laquelle le combustible, au lieu d'être brûlé, est transformé en gaz en obtenant le syngas, un gaz de synthèse réalisé surtout par monoxyde de carbone (CO) et hydrogène (H2). Par une réaction de transfert, le CO est ensuite converti en CO₂, alors qu'un solvant physique sépare l'anhydride carbonique de l'hydrogène.
- post-combustion qui utilise des solvants chimiques pour séparer l'anhydride carbonique des gaz de combustion des combustibles fossiles.
- oxycombustion dans laquelle on utilise l'oxygène, au lieu de l'air, comme comburant dans les processus de combustion des combustibles fossiles. Cela permet aux gaz d'échappement d'être riches d'anhydride carbonique, en facilitant la capture.
Une phase fondamentale du processus de Carbon Capture est représentée par le Storage (CCS), ou stockage. Le processus de Carbon Capture and Storage consiste à capturer les émissions de CO2 provenant des processus industriels, comme la production d'acier et de béton, ou la combustion des combustibles fossiles employés pour la production d'énergie et s'articule en trois étapes de capture, transport et stockage de l'anhydride carbonique.
La différence entre Carbon Capture and Storage (CCS) et Carbon Capture and Utilization (CCU) est l'usage final du CO2 capturé, qui au lieu d'être conservé, est employé dans les processus industriels pour une vaste gamme de produits/applications commerciales.
Comme le démontre le rapport IEA, actuellement les sites CCUS dans tout le monde ont la capacité de capturer presque 45 Mt de CO2 chaque année.
Solutions applicatives pour le Carbon Capture
Le développement de technologies CCUS donne aussi origine à des nouveaux défis à affronter avec des solutions applicatives pour le capture et le transport de l'anhydride carbonique basées sur des capteurs. Ces solutions sont employées, par exemple, pour mesurer le flux de CO2 à tout niveau d'un réseau CCUS, nécessaire pour un rapport complet et précis de l'anhydride carbonique capturée et sa facturation, si une mesure fiscale et le respect des normatives, actuelles et futures, sont demandés.
Au-delà des aspects de compte-rendu, dans les processus de Carbon Capture il est nécessaire considérer ceux de l'efficience de processus et du contrôle qualité. Pour être convaincants au niveau économique et écologique, les processus de Carbon Capture doivent se distinguer par un haut niveau de rendement. Après la capture, dans l'étape de transfert par des conduits ou par le transport maritime, il est donc indispensable de mesurer le contenu de CO2 pour des finalités de contrôle et d'optimisation, pour pouvoir après être accumulé ou utilisé.
Dans ce cas, en correspondance de chaque point de transfert, il faut mesurer le flux de gaz pour contrôler la quantité de CO2 et permettre un calcul correct pour les entreprises qui désirent utiliser l'anhydride carbonique.
En outre, indépendamment de la finalité d'usage du CO2 capturé, stockage ou réutilisation, il est important de vérifier la qualité du gaz et de s'assurer qu'il ne contient pas d'impuretés.
De cette façon, il est possible d'éviter les effets négatifs sur le processus CCUS suivant et protéger l'environnement. Les débitmètres de gaz à ultrasons et les solutions pour le suivi continu de la concentration de CO2 et des impuretés éventuellement présentes (SO2, HCl ou Nox x), qui nuisent aux processus de transformation ultérieurs, fournissent des données fiables et précis pour une gestion de succès des processus tout au long de la chaîne CCUS.
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