Quelles applications pratiques pour réduire les émissions de CO2 en 2023?

Les applications pratiques de réduction carbone révèlent une émission alarmante de 34 millions de kg éq CO2 par an dans l’usine hydrométallurgique SOMIKA. Cette étude propose des stratégies innovantes, comme l’utilisation d’énergie renouvelable, pour réduire ces émissions de 20,87%, transformant ainsi notre approche face au changement climatique.

Causes et les conséquences du réchauffement climatique

Causes

Une forte augmentation des gaz à effet de serre suite aux activités humaines (homme) piège une partie de ce rayonnement, ce qui provoque une hausse de la température moyenne des surfaces jusqu’à trouver un nouvel équilibre (Wikipédia, 2020).

Conséquences

En voici quelques conséquences :

• Une forte augmentation du nombre de cyclones et ouragans, tant en quantité qu’en intensité ;
• Des records de chaleur
• Une forte diminution des rendements agricoles, et donc une rareté alimentaire ;
• Des sécheresses et inondations plus nombreuses ;
• Des dizaines de millions de réfugiés climatiques à l’horizon 2050 ;
• L’engloutissement de nombreux territoires situés à moins d’un mètre au-dessus du niveau de la mer ;
• Le risque d’une disparition massive d’espèces (50% des espèces menacées d’extinction) ;
• La réapparition de maladie ;
• Des épisodes de canicule bien plus fréquents ;
• Des feux de forêts plus fréquents, à cause des canicules (Wikipédia, 2020)

La réduction de ces émissions est une nécessité pour limiter le plus possible le dérèglement climatique et ses conséquences (Blais, 2004).

Quelques solutions techniques de traitement

On citera quelques-unes :

Capture et stockage du CO₂

La capture est une étape nécessaire pour au moins deux raisons :

• Les fumées de combustion contiennent en moyenne entre 3 et 15 % de dioxyde de carbone. En séparant le CO₂, il y a réduction des volumes à transporter et donc des coûts ;
• Les sites de stockage géologiques, adaptés au stockage de CO₂, nécessitent un certain nombre de caractéristiques, ils sont donc limités. Il faut alors stocker le dioxyde de carbone seul afin d’optimiser les capacités de stockage existantes.

En raison de leur coût d’investissement élevé, les techniques de captage du CO₂ sont plus adaptées aux sources d’émissions importantes et concentrées qu’aux sources de faible flux. Les centrales électriques (et notamment celles fonctionnant à partir de charbon) ainsi que, dans une moindre mesure, quelques autres installations industrielles (cimenteries, raffineries, installations de production d’engrais, de la sidérurgie et de la pétrochimie) sont à ce jour celles pour lesquelles la capture du CO₂ apparaît la plus intéressante.

Le captage du CO₂ peut être réalisé suivant trois procédés dépendants du type d’installation : la postcombustion, la précombustion et l’oxycombustion

• Postcombustion : est la méthode la mieux maîtrisée mais aussi la plus coûteuse. Elle est appliquée généralement aux installations industrielles déjà existantes ou récentes. En particulier, le piégeage par absorption dans un solvant organique basique (mono éthylamine, MEA) pourrait être utilisé dans les centrales récentes à charbon pulvérisé ou dans les centrales au gaz naturel à cycle combiné. (Le Cloirec, 2008).

Le CO₂ est capté dans les fumées à basse pression (1 bar) avec une faible concentration (3 à 20 %) en général. L’opération de captage consistera donc à extraire le CO₂ d’un mélange gazeux composé principalement de CO₂, d’azote et d’oxygène. (Baby, 2010).

• La précombustion : La précombustion permet de transformer le CO2 à la source (charbon, biomasse…) en un gaz de synthèse contenant essentiellement du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène (H2) grâce à une étape de reformage en présence de vapeur ou par oxydation partielle avec de l’oxygène.
• L’oxycombustion : L’oxycombustion est une technique encore au stade de la démonstration qui pourrait être adaptée aux installations existantes. Le procédé va consister à produire un flux gazeux à très haute teneur en oxygène obtenu à partir de la séparation de l’air en oxygène et azote avant de l’introduire dans le foyer. (Baby, 2010)

Il s’agit de produire une fumée très concentrée en CO₂ (de 80 à 90 % en volume). Pour cela, la combustion doit avoir lieu avec de l’oxygène pur à la place de l’air habituellement utilisé. Cela permet d’éviter la présence d’azote à forte teneur dans les fumées. La principale difficulté de cette technique est d’obtenir la production d’oxygène par séparation d’air, ce qui est particulièrement coûteux. (Le Cloirec, 2008)

Stockage du CO₂

Une voie possible de contrôler de la concentration en CO₂ dans l’atmosphère est, après l’avoir séparé ou enrichi dans les rejets gazeux, de le stocker soit dans les formations géologiques profondes soit au fond des océans. Des études techniques sont entreprises afin de liquéfier le gaz carbonique directement à la sortie des usines puis de l’envoyer par tuyaux afin de le stocker soit sous terre soit au fond des océans à plus de 1500 mètres de profondeur. (Le Cloirec, 2008)

Valorisation

Du fait des flux massiques importants de CO émis dans les fumées, on ne peut espérer, à l’heure actuelle, en valoriser qu’une faible quantité. Il est possible de citer par exemple :

• Dans l’industrie alimentaire ;
• Dans l’industrie des engrais par production d’urée ((NH₂)₂CO) ou de bicarbonate d’ammonium (NH₄HCO₃) obtenu par la réaction suivante, réalisée sur les lieux mêmes de la production de CO₂ :

CO₂ + NH₃ + H₂O → NH₄HCO₃ (solide). (I.4)

Quelques pistes de valorisation en recherche – développement peuvent être aussi proposées

• La production de carbonate de fer (FeCO₃) pour les matériaux de construction ;
• La carbochimie ;
• La conversion catalytique ou électrochimique du CO₂ en CO, en hydrocarbure ou encore en alcools. (Le Cloirec, 2008)

Protocole de Kyoto et ses conséquences

Pour lutter contre le changement climatique, lors de la convention-cadre des nations unies sur les changements climatiques (CCNCC) à Rio en 1992, les pays industrialisés se sont fixés de stabiliser leurs émissions de gaz à effet de serre et l’ensemble des pays signataires ont décidé de réaliser un inventaire de leurs émissions. Le protocole de Kyoto de 1997 prévoit une réduction des émissions de gaz carbonique. Une diminution globale de 5,2% des émissions de CO₂ en 2O12 a été décidée en prenant l’année 1990 comme référence. Pour faciliter la réalisation de ce programme ambitieux, trois mécanismes dits de

« flexibilité » sont proposés en complément des mesures prises au niveau national :

• Les permis d’émission qui autorisent la vente et /ou le rachat des droits à émettre des gaz à effet de serre entre les pays industrialisés ;
• Des applications conjointes qui donnent aux pays industrialisés la possibilité d’investir hors de leur territoire pour réduire les émissions à effet de serre et d’obtenir ainsi des permis d’émission.
• Le développement propre, qui est similaire au système précédent, excepté que les investissements doivent être effectués dans un pays émergent, autrement dit un pays absent de l’annexe de la convention-cadre des Nations Unies (Le Cloirec, 2008).

Questions Fréquemment Posées

Quelles sont les principales causes des émissions de gaz à effet de serre?

Une forte augmentation des gaz à effet de serre suite aux activités humaines piège une partie de ce rayonnement, provoquant une hausse de la température moyenne des surfaces.

Comment peut-on réduire les émissions de CO2 dans une usine hydrométallurgique?

Des stratégies de réduction incluent la substitution des moyens de transport et l’utilisation d’énergie renouvelable, pouvant réduire les émissions de 20,87%.

Quelles techniques sont utilisées pour la capture et le stockage du CO2?

Les techniques de captage du CO2 comprennent la postcombustion, la précombustion et l’oxycombustion, chacune ayant ses propres méthodes et applications.