Piégeage et stockage du dioxyde de carbone

La nouvelle technologie de captage et de stockage du CO2 dans la production d’électricité et l’industrie est la plus importante pour éviter d’émettre du CO2. La technique du piégeage et du stockage du dioxyde de carbone (PSC) pourrait limiter les émissions de CO2 dans l’atmosphère liées aux activités humaines. Cette technique consiste à collecter, à sa source, le CO2 produit par les centrales électriques ou les installations industrielles et à le stocker pour une longue période dans des couches géologiques souterraines, dans les océans ou dans d’autres matériaux. Cette technique ne doit pas être confondue avec la séquestration du carbone, qui est le processus par lequel le carbone est prélevé dans l’atmosphère via des phénomènes naturels tels que la croissance des forêts. Le dioxyde de carbone pourrait être piégé à sa source dans les centrales électriques ou les installations industrielles qui produisent de grandes quantités de dioxyde de carbone. La technologie n’est pas encore suffisamment développée en ce qui concerne le piégeage du CO2 provenant de sources de petite taille ou mobiles, comme les systèmes de chauffage domestique ou les voitures.

Processus de piégeage

Pour piéger le dioxyde de carbone (CO2), on le sépare d’abord des autres gaz résultant de la combustion ou de procédés industriels. Trois systèmes sont disponibles pour les centrales électriques: la postcombustion, la précombustion et la combustion de gaz oxygéné. Le CO2 piégé doit ensuite être purifié et comprimé en vue du transport et du stockage. Pour les nouvelles centrales à combustibles fossiles, le piégeage du CO2 peut faire augmenter le coût de la production d’électricité de 35 à 85% en fonction des différentes options au niveau de la conception des installations, de leur fonctionnement et de leur financement.

Transport du CO2

A moins que la source ne soit située directement au-dessus du site de stockage, le CO2 doit être transporté. Pour ce type de transport, on utilise des gazoducs depuis les années 1970. Le CO2 peut également être acheminé en phase liquide par voie maritime, routière ou ferroviaire dans des citernes isothermes, à une température beaucoup plus basse que celle de l•air ambiant et à une pression nettement moindre. Pour transporter du CO2 tant par gazoduc que par voie maritime, les coûts dépendent de la distance et de la quantité transportée. Dans le cas des gazoducs, les coûts sont plus élevés lorsqu’il faut traverser des plans d’eau, des zones densément peuplées ou des montagnes.

Processus de stockage

Pour stocker le CO2, on peut faire appel au stockage géologique (dans des formations géologiques telles que des champs de pétrole ou de gaz naturel, des couches de houille inexploitables et des formations salines profondes), au stockage océanique (rejet direct dans la colonne d’eau de l’océan ou les fonds marins profonds) ou à la ?xation industrielle du CO2 dans des carbonates inorganiques.

Le CO2 comprimé peut être injecté dans des formations rocheuses poreuses sous la surface de la Terre en faisant appel à une série de méthodes déjà utilisées par l’industrie du gaz et du pétrole. Les trois principaux lieux de stockage géologique sont les gisements de pétrole et de gaz naturel, les formations salines profondes et les gisements de charbon inexploitables. Le CO2 peut par exemple être emprisonné sous une couche de roche qui fait office de couvercle hermétique, ou dans les espaces poreux à l’intérieur de la roche. Il peut également être piégé chimiquement lorsqu’il se dissout dans l’eau et qu’il réagit avec les roches environnantes. Le risque de fuite à partir de ces réservoirs est assez faible.

Une des formes de stockage possibles serait d’injecter directement le CO2 piégé dans les océans (à plus de 1 000 m de profondeur), où la plus grande partie serait isolée de l’atmosphère pendant des siècles. Le CO2 pourrait être acheminé par gazoduc ou par navire jusqu’à l’emplacement choisi et injecté dans la colonne d’eau ou déposé au fond de l’océan. Le gaz dissous et dispersé s’intégrerait ensuite au cycle global du carbone. Deux autres possibilités assez différentes de stockage du CO2 existent: la première est la carbonatation minérale, qui consiste à transformer par réaction chimique le CO2 en carbonates inorganiques solides; la seconde concerne l’utilisation industrielle du CO2, que ce soit directement ou comme charge a?n de produire diverses substances renfermant du carbone.

La carbonisation minérale consiste à ?xer le CO2 au moyen d’oxydes alcalins et alcalino-terreux, tels l’oxyde de magnésium (MgO) ou l’oxyde de calcium (CaO), que l’on trouve à l’état naturel dans des roches silicatées, par exemple la serpentine et l’olivine. Les réactions chimiques qui surviennent entre ces matières et le CO2 produisent des composés comme le carbonate de magnésium (MgCO3) et le carbonate de calcium (CaCO3, couramment appelé calcaire).

En termes d’utilisation industrielle, le CO2 est utilisé comme réactif dans plusieurs procédés chimiques et biologiques, par exemple pour produire de l’urée et du méthanol, ainsi que dans diverses applications directes (horticulture, réfrigération, conditionnement alimentaire, soudage, boissons, extincteurs d’incendie, etc.).