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Qu’en est-il des techniques de captage du CO² ?

En premier lieu, il convient de capter le CO² lors de sa combustion dans la centrale. 

Il existe de par le monde plusieurs sites pilotes expérimentaux permettant de capter le CO². Il faut bien reconnaître que les techniques employées ne sont qu’expérimentales et le resteront encore longtemps. A titre indicatif, le projet « CASTOR » permet de capter les rejets d’une centrale de 30 MW (soit 3 % du CO² émis par une centrale de 1 000 MW). On mesure bien les progrès à accomplir en la matière.

 Il existe plusieurs méthodes de captage du CO², en fonction des centrales utilisées :

- post-combustion (technique la mieux maîtrisée)

Dans les centrales de ce premier type, le charbon est brûlé en une seule étape. La chaleur produite convertit l’eau en vapeur qui entraîne une turbine. Après filtration du soufre, un mélange de gaz résiduel contient environ 15% de CO². Le gaz est acheminé vers une tour d’absorption, ou le CO² est absorbé par un solvant chimique. Dans une seconde tour, le solvant est chauffé et le CO² récupéré.

Cette technique est la mieux maîtrisée, mais il s'agit aussi de la plus coûteuse. Elle est actuellement testée dans une douzaine d'usines dans le monde.

 

Capture post-combustion

Installations existantes

Larges volutes de fumées diluées en CO2 et à faible pression

 

 

- pré-combustion

Dans les centrales de ce second type, plusieurs étapes sont nécessaires. 

Dans un premier temps, le charbon est partiellement brûlé en présence d’oxygène pur dans une unité de gazéification. Des gaz de synthèse sont produits : hydrogène et monoxyde de carbone. 

Le gaz de synthèse est brûlé à son tour dans une turbine à gaz, en présence d'air, produisant de l’électricité. Les gaz d’échappement sont utilisés pour vaporiser de l’eau, entraînant une turbine à vapeur qui produit aussi de l’énergie. Les produits d'échappement sont évacués par une cheminée.

Pour capter le CO² dans un tel système, il faut ajouter de l’eau dans le gaz de synthèse, le monoxyde de carbone sera alors converti en CO².

Après extraction, le reste de gaz essentiellement de l'hydrogène, sera brûlé dans une turbine pour produire de l'énergie.

La technique de précombustion s'applique communément dans les installations qui pratiquent la gazéification de charbon en cycle combiné. Actuellement, ces installations ne produisent pas d'électricité mais du gaz de synthèse et divers autres produits dérivés. Un des plus grands obstacles au développement de cette technique est son coût : la production d'électricité est meilleur marché dans les usines à charbon pulvérisé que dans celles à gaz de synthèse. 

Capture pré-combustion

Nouvelles installations

La voie vers l'hydrogène

ATR : autothermal reforming 

POx : Oxydation partielle

 

 

- oxy-combustion

 

Cette troisième technique de production lorsqu’elle sera opérationnelle, combinera les aspects des deux premières. Elle est actuellement au stade de démonstration.

Toute la combustion se fera en une seule étape en présence d’oxygène. Les gaz de combustion contiendraient alors un mélange gazeux de dioxyde de carbone et de vapeur d'eau (sans azote), plus faciles à séparer.

La principale difficulté de cette technique est que les matériaux capables de résister aux températures extrêmes d’une combustion dans l’oxygène n’existent pas encore. la mise en oeuvre de cette technique nécessite la production d'oxygène en amont de la combustion.

Un avantage de cette technique est la réduction des Nox

Oxy-Combustion

Nouvelles installations

Volumes de gaz plus faibles et concentrés en CO2

 

 

Les principaux défauts de ces techniques sont les suivants :

 - Elles réduisent considérablement le rendement d’une centrale thermique (pour capter le CO² on a besoin d’énergie, donc on consomme encore plus de charbon). A titre indicatif le rendement actuel des dernières centrales thermiques dépasse 40%. Or après captage du CO² ce rendement dépasse à peine 30%.

- Leur coût est pour l’instant exorbitant : les experts estiment que le surcoût équivaudrait à 50 € par tonne de charbon, soit une augmentation de 50% du prix de l’électricité.

 

 

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