Énergie
Solutions alternatives pour capter le CO2
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Capter le CO2 est crucial pour réussir à inverser les dommages que le réchauffement climatique pourrait bientôt infliger à notre climat. Cependant, il existe un conflit entre ce que la civilisation humaine souhaite réaliser idéalement et la réalité sur le terrain. L’Accord de Paris marque un engagement mondial visant à maintenir l’augmentation de la température moyenne mondiale bien en dessous de 2°C par rapport aux niveaux préindustriels.
Même si des efforts sincères ont été nécessaires pour limiter l'augmentation à 1.5 degré Celsius en s'éloignant des combustibles fossiles, les centrales électriques alimentées au charbon et au gaz continuent de dominer le secteur électrique mondial, rapporte le rapport. Association internationale de l'énergie (AIE).
En fait, malgré une volonté mondiale d'évoluer plus vigoureusement vers les sources d'énergie renouvelables, l'électricité produite à partir de combustibles fossiles a augmenté de 70 % depuis 2000. Le charbon reste la principale source de combustible pour la production d'électricité, avec 38 %, suivi du gaz avec environ 20 %. .
Les politiques mises en œuvre à l'échelle mondiale visent à résoudre le problème des émissions des centrales électriques au charbon existantes et de celles en construction aujourd'hui. Pourtant, une réduction ou une diminution des émissions de CO2 ne garantit pas l’absence de carbone qui piége la chaleur. L'AIE suggère que même après une diminution d'environ 2 % des émissions de CO40 du parc de charbon existant, les émissions annuelles s'élèveraient toujours à 6 GtCO2 par an en 2040.
Dans un tel scénario, il ne serait pas possible d’atteindre nos objectifs climatiques en réduisant uniquement les émissions. Des solutions alternatives seraient nécessaires pour capturer le carbone afin qu’il puisse être utilisé et stocké à grande échelle. Mais ces solutions devraient être globalement viables, rentables et viables à long terme.
Récemment, dans une étude publiée Le 1er mai, dans la revue ACS Energy Letters, des chercheurs de CU Boulder et leurs collaborateurs ont révélé qu'une approche populaire explorée par de nombreux ingénieurs pour capturer le carbone échouerait.
Cependant, l'équipe de chercheurs, composée de scientifiques travaillant au Laboratoire national des énergies renouvelables de Golden, au Colorado, et à l'Université de technologie de Delft aux Pays-Bas, ne s'est pas contentée de souligner la faille du système existant, mais a également recommandé une alternative plus durable. solution non seulement pour capter le carbone, mais également pour le convertir en carburant.
Dans les prochains segments, nous examinerons ce que la solution originale recommandait, quels étaient ses défauts et comment ces défauts pourraient être corrigés avec une solution alternative !
La solution originale pour capturer le carbone
Par solution originale, nous faisons référence à l’une des approches de capture directe d’air les plus largement utilisées, qui implique des contacteurs d’air, qui sont d’énormes ventilateurs qui aspirent l’air dans une chambre remplie d’un liquide basique. Étant donné que le CO2 est de nature chimique acide, le liquide basique se lie à lui et réagit avec lui pour former un carbonate ou un bicarbonate.
Avec le CO2 piégé dans le carbonate ou le bicarbonate, les ingénieurs peuvent le séparer du liquide et le transformer en produits comme des plastiques, des boissons gazeuses, etc. Si ces carbonates et bicarbonates subissent un traitement ultérieur, ils peuvent même servir de carburant pour alimenter les maisons et, potentiellement, des avions. En revanche, le liquide basique retourne dans la chambre pour capter davantage de CO2.
Bien que la solution semble être un arrangement parfait pour capturer le carbone et le recycler pour une utilisation ultérieure, il existe un problème.
Le problème avec la solution originale
Le problème réside dans la façon dont le carbonate ou le bicarbonate est séparé du liquide. Pour libérer le CO2 piégé, les entreprises doivent chauffer le carbonate et la solution de bicarbonate à au moins 900 °C (1,652 XNUMX °F). Ce C'est une température que les sources d'énergie renouvelables comme le solaire et l'éolien ne peuvent pas atteindre. Par conséquent, pour atteindre cette température, il faut brûler des combustibles fossiles comme le gaz naturel ou le méthane pur.
En parlant de cette prise caché dans le système, Wilson-Smith, professeur au Département de génie chimique et biologique et membre de l'Institut des énergies renouvelables et durables à CU Boulder, a dit ce qui suit, qui résume essentiellement le problème :
« Si nous devons libérer du CO2 pour le capturer, cela va à l’encontre de l’objectif même du captage du carbone. »
La bonne nouvelle est que les chercheurs sont allés bien au-delà de la tâche à accomplir. En plus de souligner les défauts du système, ils ont suggéré une alternative qui pourrait remédier à cet écart.
Le remède alternatif à la solution originale
Les chercheurs ont suggéré de déployer le processus de capture réactive pour résoudre le problème. Ils ont toutefois recommandé d'ajuster le domaine conventionnel du processus de capture réactive.
La capture réactive, dans sa forme traditionnelle, fait référence à un processus dans lequel l'électricité est appliquée aux solutions de carbonate et de bicarbonate, séparant le CO2 et le liquide basique dans la chambre. On l’appelle également système en boucle fermée, capable de capter davantage de CO2 sous sa forme liquide recyclée.
Cependant, dans ce cas, les chercheurs ont constaté un inconvénient. Il a constaté que dans un environnement industriel, l’électricité ne parviendrait pas à régénérer le liquide de base pour capter davantage de CO2 de l’air. Ce serait un processus tellement inefficace dans sa forme originale qu’après cinq cycles de captage et de régénération du carbone, le liquide de base serait à peine capable d’extraire le CO2 de l’air.
Les chercheurs ont recommandé d'ajouter l'électrodialyse au procédé comme solution. Cette méthode offre de multiples avantages. Elle peut notamment fonctionner à l'électricité renouvelable. De plus, elle permet de décomposer davantage d'eau en ions acides et basiques, préservant ainsi la capacité du liquide basique à absorber davantage de CO₂. Wilson Smith a qualifié la réussite de cette équipe de « solution de multiples problèmes avec une seule technologie », et à juste titre !
S’il incombe aux chercheurs d’innover de nouvelles solutions et d’affiner celles existantes pour accroître l’efficacité, les entreprises et les entreprises ont également une responsabilité, et de nombreuses entreprises réussissent très bien à s’acquitter de cette responsabilité. Dans les segments ci-dessous, nous examinerons quelques-unes de ces entreprises qui ont proposé des solutions innovantes et efficaces dans ce domaine.
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# 1. Graphite
Graphyte se positionne comme la première et la seule solution d'élimination du dioxyde de carbone au monde à la fois durable, abordable et immédiatement évolutive. Graphyte affirme que ses solutions sont capables d'éliminer le dioxyde de carbone pendant plus de mille ans.
En termes d'abordabilité, l'entreprise propose ses solutions à un coût de production actualisé inférieur à 100 USD/tonne. et En termes d'évolutivité, l'entreprise prétend être capable d'atteindre un niveau où l'élimination de milliards de tonnes de carbone est une possibilité réalisable.
La méthode spécifique de Graphyte suit l'approche du Carbon Casting, qui exploite la biomasse facilement disponible, telle que les résidus du bois et des opérations agricoles. Le graphyte sèche et comprime cette biomasse pour la transformer en blocs de carbone denses. Ces blocs sont dotés d'une barrière imperméable respectueuse de l'environnement qui garantit un stockage sûr dans des sites souterrains de pointe.
En parlant de la méthode de Graphyte, Barclay Rogers, le fondateur et PDG de la société, a déclaré ce qui suit :
Le moulage au carbone permet à la nature de capturer efficacement le CO2, puis de le stocker à des échelles de temps adaptées au climat grâce à des techniques d'ingénierie. C'est une solution applicable partout, qui révolutionnera le marché et, surtout, qui contribuera à sauver la planète.
La coulée de carbone peut retenir presque tout le carbone capturé dans la biomasse et consomme très peu d'énergie. Il s’agit d’un processus d’élimination du carbone peu coûteux mais durable qui combine la photosynthèse et l’ingénierie pratique.
Le potentiel de Graphyte lui a permis de gagner la confiance et la crédibilité de la communauté des investisseurs. Elle a finalisé son Cycle de financement de la série A avec un total de 30 millions de dollars. Le cycle a été mené conjointement par Prelude Ventures et Carbon Direct Capital et comprenait également des contributions d'investisseurs actuels tels que Respirant Energy Ventures et Overture.
Alors que des entreprises innovantes financées par fonds propres, comme Graphyte, ont vu le jour avec leurs solutions nouvelles, il existe des entreprises publiques bien établies comme Linde qui se sont lancées dans le captage du carbone par adsorption et la récupération du dioxyde de carbone.
# 2. chaux
Le Solution de captage du carbone par adsorption HISORP® CC, le dernier ajout au portefeuille de capture du carbone de Linde, complète ses technologies éprouvées d'adsorption modulée en pression (PSA) et de membrane.
La solution HISORP CC sépare le CO2 des gaz de procédé sur une large plage de concentrations d'alimentation en CO2. Il exploite plusieurs technologies Linde, notamment l'adsorption modulée en pression (PSA), la séparation cryogénique et la compression, pour atteindre un taux de capture de plus de 99 %, 99.7 % pour être précis.
L’un des plus grands avantages de cette solution est qu’elle fonctionne avec de l’énergie provenant de sources renouvelables. Le processus de régénération ne nécessite pas de vapeur, garantissant une empreinte carbone minimale.
De plus, HISORP CC est une technologie à faibles CAPEX et OPEX avec un taux de consommation d'énergie spécifique minimal et est disponible presque sans frais supplémentaires pour la gestion des solvants, l'appoint, et manipulation.
Linde a veillé à ce que la technologie reste largement compatible et inclusive afin qu'elle puisse être combinée avec la gamme complète de solutions Linde, y compris le reformage du méthane à la vapeur (SMR), le reformage thermique automatique (ATR), l'oxydation partielle (POX) ou la gazéification. Il est propice à l’intégration dans des usines existantes et nouvelles pour SMR, POX et ATR, même avec une production accrue d’hydrogène.
En 2023, Linde, en tant que leader mondial des gaz industriels et de l'ingénierie, a enregistré un chiffre d'affaires de 33 milliards de dollars.
Même si les entreprises s’engagent envers leurs objectifs, l’apprentissage et les échanges entre entreprises et instituts de recherche sont réciproques. Dans le segment final, nous examinons la recherche technologique dans ce domaine qui peut transformer l’avenir du captage du carbone en le rendant plus efficace et efficient.
L’avenir du captage du carbone : un outil au potentiel transformateur
En juillet 2024, un groupe de chercheurs a proposé une plateforme holistique pour accélérer la capture du carbone à base de sorbants. Ils ont nommé la plateforme PrISMa, qui signifie Process-Informed Design of sur mesure Sorbent Materials.
La plateforme a tenté de rendre le déploiement à grande échelle de technologies de captage du carbone plus efficace en carbone. Il a insisté sur le fait de regrouper les composantes fragmentées et ceux qui les mettent en œuvre sous un même toit.
Alors que les chimistes se concentraient auparavant sur la conception des matériaux et les ingénieurs sur l'optimisation des processus, la plateforme PrISMa intégrait les matériaux, la conception des processus, la techno-économie et l'évaluation du cycle de vie. Il a comparé plus de 60 études de cas sur la capture du CO2 provenant de diverses sources dans 5 régions du monde en utilisant différentes technologies.
Il a ensuite informé simultanément diverses parties prenantes de la rentabilité des technologies, des configurations de processus et des emplacements. Il a également révélé les caractéristiques moléculaires des absorbants les plus performants et offert des informations exploitables sur les impacts environnementaux, les co-bénéfices et les compromis. Le résultat final visait à unir les parties prenantes dès les premiers stades de la recherche, accélérant le développement de technologies de capture du carbone dans la course vers un monde zéro émission nette.
Scientifiques responsables du développement de PrISMaBerend Smit de l'EPFL et Susana Garcia de l'Université Heriot-Watt sont très optimistes quant à la facilité d'utilisation de la méthode dans la vie réelle. Selon le professeur Berend Smit :
"Cette approche innovante accélère la découverte de matériaux les plus performants pour le captage du carbone, surpassant les méthodes traditionnelles d'essais et d'erreurs."
PrISMa recèle un potentiel important pour l’avenir. En utilisant des données expérimentales et des simulations moléculaires, il peut prédire les propriétés d’adsorption de matériaux absorbants potentiels.
Cela permettrait à terme à la communauté des développeurs de prendre des décisions éclairées. Les propriétés de la couche de processus de PrISMa permettent de mesurer et d'évaluer les performances des solutions de capture du carbone en aidant les scientifiques à calculer les paramètres de performance des procédés, tels que la pureté, la récupération et les besoins énergétiques.
Un paramètre crucial qui détermine la réussite ou l'échec de toute solution scientifique ou technologique est sa viabilité économique. Prisma permet d'évaluer la viabilité économique et technique d'une usine de captage du carbone. Enfin, il peut évaluer les impacts environnementaux sur l'ensemble du cycle de vie de l'usine, garantissant ainsi une durabilité globale.
Dans l’ensemble, PrISMa n’est rien de moins que révolutionnaire ou transformateur.
Nous avons commencé notre discussion avec une solution largement adoptée qui a été trouvé être inadéquat et contre-productif. Désormais, grâce à PrISMa, la communauté scientifique pourrait concevoir des solutions écologiquement efficaces, évolutives et rentables dès le départ.
