Lycée Liberté de Bamako Rayan Benbaba Ishan Djelassi Tidiane Camara 1 èresz 1 èreS1 I èreS2 TPE 2014-2015 orq2 Disciplines concerné Sni* to View Physique Chimie Sciences de la Vie et de la Terre PROBLEMATIQUE DE QUELLES MANIERES POURRAIT-ON REDUIRE FORTEMENT NOS ÉMISSIONS DE C02 AFIN DE RESOR3ER LE SURPLUS REJETER DANS L’ATMOSPHERE ? TABLE DES MATIERES: l. LE psc, CES ENJEUX E SA SITUATION prévisions les plus pessimistes faites par le ‘GIEC’. En effet, les émissions ont atteints 8,4 milliards de tonnes de carbone alors que les pires scénarios prévoyaient 8 milliards de tonnes.
Le surplus de C02 rejetées dans l’atmosphère depuis 1750 s’élève à 158 milliard de tonnes de carbone. Donc, le C02 est un gaz à effet de serre rejeté en quantité excessives dans l’atmosphère depuis des décennies. Selon certaines prévisions, si aucune mesure n’est prise, la teneur en C02 dans l’atmosphère conduira, d’ici la fin du siècle, à une élévation de température de 2 à 6 degrés cela aurait un impact très négatif sur la biodiversité et le climat terrestre 4 I. PIEGEAGE ET STOCKAGE DU DIOXYDE DE CARBONE 1 .
Définition et mesure Le piégeage et le stockage (PSC) du dioxyde de carbone est un rocédé qui consiste ? prélever le C02 au niveau des sources les plus productrices afin de le stocker dans des formations géologiques et ainsi stabiliser le surplus de ce gaz ? effet de serre dans l’atmosphère. Le PSC est donc une méthode d’atténuation de C02 parmi d’autres, aucune de ces méthodes utilisée isolément ne peut aboutir à un résultat concluant. Ainsi seule l’action simultanée de différentes méthodes peut nous amener à un résultat significatif.
En majorité, notre énergie nous provient de combustible fossiles, et il en sera probablement ainsi au moins jusqu’au mi PAGF 7 9 olitique trop conséquent pour ne pouvoir être qu’utopiste dans la société actuelle. 2. Caractéristiques du PSC On peut prélever le C02 au niveau de nombreuses sources grâce à un traitement des rejets en gaz, il serait ensuite comprimé pour être transporté et stocké dans des océans, des formations géologiques, ou pour être utilisé dans des procédés industriels.
Ainsi voici le tableau présentant les activités industrielles selon leurs nombres et leurs émissions en C02: Activités industriel Nombre Émission (Mtcouano Energie 4942 10 539 Production de ciment 1175 932 Raffineries 638 798 9 lusieurs techniques de captage de C02 qui on toutes pour but final d’obtenir du C02 brut, afin d’être compressé, transporté puis stocké. Les prlncpales méthodes les plus utilisés sont la postcombustion, l’oxycombustion et la precombustion. Chacune de ces méthodes a une viabilités économique différentes et un taux d’efficacité plus ou moins important.
Le principe de l’oxycombustion utilise de l’oxygène pur comme comburant — Cette technologie n’est pas à proprement parler une capture du COZ Il s’agit de produire une fumée concentrée à 90 % de C02 en réalisant une combustion ? l’oxygène pur. La postcombustion, technique aujourd’hui la mieux maîtrisée, consiste à extraire le C02 dilué dans les fumées de combustion à Paide d’un solvant chimique qui réagit sélectivement à son contact. Cette technique présente l’avantage de pouvoir s’adapter aux installations existantes.
Elle a cependant un coût élevé et demande une consommation d’énergie relativement importante. Dans la précombustion Vidée est ici de « décarboner » le combustible avant la combustion. Pour ce faire, on traite le combustible de façon à le transformer en un gaz composé essentiellement de monoxyde de carbone et d’hydrogène. On Introduit alors de la vapeur d’eau qui réagit avec le monoxyde de carbone et le convertit en C02. Le C02 et ‘hydrogène sont ensuite séparés grâce à un solvant. Après le processus de cap PAGF 2 e posent les problèmes solution la plus favorable au PSC.
Les gazoducs peuvent ainsi transporter le C02 sur des distances pouvant atteindre des milliers de kilomètres. Cest un marché parvenu à maturité aux Etats-Unis, le transport de C02 par gazoduc couvre 2500 Km de réseaux transportants 40 MtC02/AN. Cependant des investissements financiers importants sont nécessaires à ceux-ci, considérant le caractère corrosif du C02 omprimé (C02 liquide). L’on peut également transporter le C02 par route ou par rail mais cela est économiquement peu viable concernant le transport de ce gaz à très grande échelle. Limitée par les progrès de la science, le stockage du C02 dans des formations géologiques mise au point par l’industrie du pétrole et du gaz est l’option la plus économquement et techniquement viable en ce jour. Ainsi si l’on injecte le C02 dans des formations salines ou des champs de pétrole ou de gaz naturel à une profondeur avoisinant les 800 à 1000 m, différents procédés géochimiques Pempêcheront de migrer vers la surface. A cette profondeur le C02 sous pression atteint un état nommé supercritique, il est alors un liquide d’une densité de 500 à 800 Kg/m3.
Ces caractéristiques facilitent l’exploitation du volume de l’espace souterain généralement recouvert par une roche couverture qui empêche les liquides stockés de fuir grâce à sa rès faible. PAGF s 2 du pétrole. Le stockage dans les océans peut ce faire par un navire en mouvement injectant du C02 ? une profondeur de 1 000 m ou bien à l’aide d’un gazoduc fixe injectant le C02 une profondeur de 3 000 m ou le COZplus dense que l’eau forme un lac qui se diluera peu a peu, es conséquences écologiques d’une tel méthode de stockage en est toujours au stade de la recherche.
Cependant le C02 augmente l’acidité (pH) de l’eau, perturbant écosystème marin et tuant le corail. Ainsi la théorie du PSC est dans une certaine mesure construite, mais manquant de mise en place de système de PSC d’envergure et de grande ampleur,l’encadrement de l’efficacité de cette technique dans une situation réelle est donc difficilement déterminable. 9 4. Rapport géographique Les plus grandes sources émettrices de C02 sont situées autour de zones industrielles et urbaines. ne proportion importante de celle-ci se trouve ? oins de 300 Km de lieux potentiellement propice au stockage du gaz en question. D’après la prévisions, d’ici 2050 20 à 40 % de l’émissions de C02 mondiale dues aux combustibles fossiles pourrait convenir sur un plan géographique au PSC, ainsi que 30-60% des émissions dues à la production d’électricité, et 30-4096 de l’industrie. 5. Coût et potentiel écono PAGF 6 9 0,1440 euros. Le nouveau prix de l’électricité après une installation PSC serait approximativement, d’après le taux de change actuel, de 0,153 à O. 88 euros/ kilowattheure. Cela correspond à une augmentation moyenne de 1 la consommation en ?lectricité annuelle d’un ménage Français étant de 6762 kWh/an, il paye actuellement 973 euros par an et payerait en 10 cas d’une mise en place d’un système PSC à échelle nationale, 1034 à 1271 euros. one augmentation moyenne du coût annuel de l’électricité Français de 180 euros serait très largement abordable et même rembourser pour un particulier qui s’engage à prendre des mesures quotidiennes sur sa consommation d’énergie.
Cependant au niveau d’une industrie, une augmentation de 12% peut être beaucoup plus significative Malgré tout les coûts varient très fortement selon les pays, ? l’avenir ces coûts pourraient en evanche diminuer avec l’aide de la recherche. Quand à l’utilisation du C02 à des fonds industriels, elle peut réduire dans une moindre mesure le prix de la mise en œuvre du PSC. Le coût du PSC dans une centrale électrique dépend alors de différents facteurs comme, les caractéristiques de la centrale et du système de piégeage, la quantité de C02 à traiter et la distance sur laquelle il faut le transporter pour le stocker.
Fourchette du prix en 2002 des éta es d’un système de PSC : les chiffres indiqués sont rapport aux autres étapes. D’après plusieurs études économiques et énergétiques le rincipal impacte du PSC sur un plan cllmatique viendrait de sa mise en œuvre dans le secteur de l’électricité. L’utilisation du PSC dans ce secteur deviendrait économiquement viable lorsque le prix du C02 atteint 25 ? 30 dollars par tonne de C02 capturé, d’après les prévisions, le PSC sera la solution d’atténuation du C02 dans l’atmosphère la moins coûteuse et représentera 11 à 55 % des mesures d’atténuation mise en œuvre. . Risques du PSC pour la santé et la sécurité de l’environnement Le transport du C02 par gazoduc représente un risque quasi nul comparable au risque que omportent les gazoducs transportant d’autres substances comme le gaz. Au niveau du stockage géologique, les sites de stockage comportent un faible risque de fuite, cependant dans le cas échéant une concentration en C02 élevée dans le sous sol entraînerait la mort des plantes et des animaux ainsi que la contaminatlon des eaux souterraines, rendant l’eau impropre à la consommation en raison de l’acidité que le C02 apporte à l’eau.
Ainsi l’utilisation des océans comme « poubelle à C02′ serait d’un impacte extrêmement néfaste pour la biodiversité marine. Les risques du PSC sont donc minimes considérant que d’après es prévisions seulement 1 % du C02 injecté dans une formation géologique s’échappera en 1 000 ans. 7. Le cas de la centrale d’Esb’er PAGF 9 européenne, sur le site de la centrale d’Esbjerg (Danemark) opérée par Elsam. Il s’agit de la première installation au monde permettant de capter le CO 2 sur les fumées d’une centrale thermique au charbon.
La mise en œuvre du pilote Castor représente une étape importante dans l’étude de la faisabilité de la nouvelle filière technologique captage/stockage du CO 2. Le procédé, qui permet de capter une tonne de CO 2 par heure, est testé à une échelle suffisamment mportante pour permettre une extrapolation industrielle fiable. Sources: Thèse de la GIEC; Site officiel EDF; Site Total MAIS AU LIEU DE STOCKER TOUT CE C02, POURRAIT-ON EN TIRER PROFIT ? 12 Il -VALORISATION DU DIOXYDE DE CARBONE 13 1) Concept L’idée de valorisation est de tirer profit du potentiel commercial du C02 en l’exploitant comme matière première.
Il s’agit toujours de le capter pour l’extraire des fumées industrielles, mais au lieu de le stocker dans le sous-sol, C02 est réutilisé dans de nouvelles applications chimiques, industrielles ou biologiques 2) Enjeux propriétés physiques, comme solvant ou comme réfrigérant par xemple. – Par réaction chimique avec un autre composant fortement réactif, le C02 peut mener à la synthèse d’un produit chimique de base ou d’un produit à valeur énergétique. par intermédiaire de la photosynthèse au sein d’organismes biologiques, tels que les algues, le C02 peut-être utilisé pour synthétiser des produits d’intérêt (glucides, lipides.. ). Les voies de valorisation étant nombreuses, elles ne présentent pas toutes les mêmes caractéristiques sur le plan economque (rentabilité) ou sur le plan technologique : il existe de nombreux verrous liés a la consommation d’énergies des procédés de valorisation : au olume potentiel de C02 valorisable à long terme, à la durée de séquestration du C02, et aux impacts potentiel sur l’environnement et la santé.
II existe 12 voies de valorisations considérées dans l’étude. 14 4) Il existe différentes voies de valorisation par transformation chimique Pour la valorisation par transformation chimique, il est nécessaire de prendre en compte certains critères : 1-) Potentiel d’émergence industrielle : Ce critère indique la durée a prlorl necessaire pour mettre en service une première installation industrielle 2-) Perspectives économiques : Ce critère représente le niveau de preuve actuelle
