Parmi les solutions evisageable pour se débarasser durablement de ce CO2 si encombrant, la plus en vogue est de l'enfouir, de le séquestrer géologiquement. Par séquestrer, on entend :
Ci dessous nous allons évoquer les technologies émergentes dans le stockage du CO2.
Ce stockage malheureusement ne peut s'appliquer qu'à des infrastructures fixes. Les perspectives sont des plus interessantes pour les activités de production d'énergie. Les activités de transport (tant que la pile à combustible n'est pas devenue le standard ainsi que les activités agricoles en sont exclues ce qui en limite la portée. La séquestration offre tout de même des débouchés intéressants.
Pour stocker durablement le CO2 plusieurs technique sont possibles et maitrisées. Nous allons les évoquer ci-dessous. Il reste à pouvoir les mettre en œuvre en consommant un minimum d'énergie.
L'enfouissement du CO2 comprend quatre principales étapes :
Une étude faite par l'IFP (Institut Français du Pétrôle), publiée sur Internet, fournie une approximation des coûts de stockage du CO2
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Capture |
Compression |
Transport |
Stockage |
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30-50$/t CO2 |
8-10$/t CO2 |
1-4$/t CO2 |
2-8$/t CO2 |
Soit une valeur comprise entre 41$ et 72$ la tonne de CO2. Ces coûts dépendent evidemment des conditions d'émission du CO2. Il permet de donner un ordre de grandeur pour fixer le niveau d'une future écotaxe sur les émanations de CO2.
Passons en revue les différentes étapes
Seuls les producteurs fixes de CO2 sont concernés par la séquestration géologique.
Aujourd’hui, l’industrie au sens large et particulièrement la production d’électricité sont les secteurs qui sont les plus concernés : La difficulté principale est d’arriver à suffisamment concentrer le CO2 en sortie de l'usine pour arriver à le séparer à moindre coût.
Quatre technologies sont aujourd'hui à notre disposition pour capturer le CO2 : absorption, adsorption, réfrigération, et membranes. Chacune de ces méthodes nécessitant de l'énergie ou bien la création de nouvelles infrastructures.
a) Absorption
L'absorption consiste à utiliser les caractéristiques chimiques d'absorbtion du CO2 de certains solvants
Les solvants en question sont des amines (Composé organiques dérivés de l''ammoniac) et le carbonate de potassium. Cette technologie est utilisée dans la récupération des résidus de CO2 des centrales thermiques.
Cette technologie permet de récupérer jusqu'à 98% du CO2, mais elle consomme beaucoup d'énergie du fait de la nécessiter de création et le transport des élements chimiques, de la perte de beaucoup de solvants. D'autres parts elle se limite aux fumées contenant de faibles taux de CO2.
b) Adsorption
Adsorber signifie retenir, fixer à la surface. L'adsorption est donc une méthode qui repose sur l'attraction entre le CO2 et la surface de certains solides. C'est sur un phénomène d'adsorption que l'on compte pour stocker le CO2 à la place du CH4 dans les mines de charbon. L'adsorption pourrait être utilisée pour séparer le CO2 d'autres gaz en utilisant les propriétés de surface de l'alumine par exemple. Les quantités adsorber restent faible et la récupération du CO2 reste complexe et énergivore.
c) Séparation cryogénique
La séparation cryogénique se base sur le fait que chaque gaz, pour une pression donnée, a une température de liquefaction différente. Cette technique permet de séparer le CO2 d'autres gaz, sous formes liquide à l'issue de plusieurs étapes de refroidissement et de condensation. Cette méthode est particulièrement utilisée lorsque la concentration du CO2 est très importante (> 90 %).
Grace à cette méthode ont obtient du CO2 liquide et donc prêt à être transporté vers unlieu de stockage (par Pipe ou par bateau par exemple)
Les prinicpaux inconvénients de cette méthode sont :
d) Membranes
Nous avons déjà entendu parlé de l'utilisation des membranes poreuse pour transporter l'hydrogène en utilisant le réseau de transport du gaz de ville.Les membranes poreuses étaient alors utilisées pour séparer l'hydrogène du méthane. On utilise de la mêm façon des membranes poreuses pour isoler le CO2 dans un flux gazeux.
Deux types de membranes sont disponibles :
• Les membranes de séparation de gaz qui permettent à un composé de passer à travers la membrane plus rapidement que les autres. La membrane est une barrière de quelques centaines de nanomètres à quelques millimètres d’épaisseur, sélective, qui sous l’effet d’une force de transfert, va permettre ou interdire le passage de certains composants entre deux milieux qu’elle sépare. Il existe différentes familles de membranes séparatives :
Il existe différents types de membranes plus ou moins chères, acceptant des flux plus ou moins importants et des températures plus ou moins élevées.
2) Le transport du CO2
Le transport de CO2 est viable a une seule condition, il doit éviter absolument de produire du CO2, donc pas de transport par route ou train. Le transport par pipeline est particulièrement adapté. Nous avons vu (pour l(hydrogène) que de grands réseaux de pipeline existents. Aux USA, près de 3000 km de pipelines de CO2 qui sont opérationnels depuis les années 1980. Le transport du CO2 ne présente donc pas de difficulté particulière. Le gaz peut également se transporter par bateau sous forme liquide sous 10 bars à uen température de – 40° C (attention à la pollution engendrée par le transport) .
3)Le stockage du CO2
Il existe en théorie de nombreuses possibilités de stockage du CO2. D'énormes réservoirs sont disponibles qui peuvent contenir d'énorme quantité de CO2. Aucune de ces solutions n'est absolument sans inconvénients et toutes ont un coût énergétique non négligeable.
a) Le stockage du CO2 dans l’océan
L'eau de mer absorbe naturellement le CO2. c'est même la première source naturelle de consommation de CO2.
Le CO2 se dissout naturellement dans l'eau de mer en fonction de sa concentrationdans l'atmosphère et de la température de l'eau de mer. Nous savons déjà dire que l'augmentation de la température de l'atmosphère et du taux de CO2 fera de l'océan un moins bon puits de carbone.Le CO2 se mélange ax ions calcium et magnisium et se précipite. Il "coule" ensuite au fond de l'eau où il sédimente pour former les rocher calcaire. Le CO2 dissout dans l'eau de mer est également utilisé par les organismes marins pour constituer leur coquille.
Pour stocker plus massivement le CO2 dans l'océan, nous pouvons utiliser le fait que le CO2 liquide est plus dense que l'eau. Les conditions de température et de pression nécessaires à la liquefaction du CO2 sont obtenues à une profondeur de 3000m. En injectant directement le gaz à cette profondeur il se liquefierait et resterait piégé sous l'eau. Cependant, cette méthode a des détracteurs. Nous n'avons pas de garantie que les nappes de CO2 ne vont pas se déplacer et retrouver des conditions ou il redeviendrait gazeux, d'autres parts l'injection de CO2 risque de ne pas être neutre pour les faunes et la flore marine.
b) La séquestration géologique du CO2
La séquestration géologique du CO2 est la voie la plus interessante. Elle consiste à rendre à césar ce qui lui appartennait en injectant le CO2 dans les gisements vides de pétrôle de gaz ou de charbon. Ces gisements ont fait la preuve par le passé de leur capacité de stockage sur le long terme (pour le pétrôle et le gaz en tout cas) En injectant le CO2 dans ses formations géologiques, il peut être stocké pendant des millions d’années.
• L'injection dans les gisements de pétrole et de gaz naturels épuisés
Avantages.
Inconvénients
Les projets en cours
Des premiers projets de stockage sont déjà en cours.
• L'injection dan les réservoirs salins profonds
Les aquifères salins profonds (nous en avons déjà parlé pour le stockage de l'hydrogène) sont nombreux. Ils contiennent une eau très salée totalement impropre à la consommation humaine et pourraient donc être des lieux de séquestration intéressants, le CO2 se dissolvant partiellement dans l’eau de l’aquifère. Dans certaines formations, le CO2 réagirait lentement avec des minéraux particuliers formant des carbonates, ce qui aurait pour effet de piéger une partie du CO2 de manière permanente. L'injection dans les aquifères salins favorisent une minéralisation natruelle à long terme.
Inconvénients: Aucune infrastrucutre n'existe et cette méthode nécessite des travaux en grandes profondeurs. Cette méthode a donc un coût très élevée.
• L'injection dans les gisements de charbon inexploités
Cette méthode consiste à extraire le grisou (le méthane) des mines de charbon en le remplaçant par le CO2.
c)La fertilisation de l'océan.
Nous savons qu'une forêt en croissance est un immense puits de carbone grace à la photosynthèse. De même, nous pouvons amméliorer les capacités de puits de l'océan en le fertilisant. Cette fertilisation consiste à injecter du fer dans l'océan afin de favoriser la prolifération des algues. La photosynthèse des algues absorberait d'avantages de CO2. Les algues mortes iraient pourrir ensuite au fond de l'eau (ou sur nos plages!!) et pourraient sédimenter capturant le carbone de façon définitive.
Inconvénients. Cette méthode a de probables gros inconvénients locaux par le désequile des écosystèmes et la pollution locales engendrées par la création de tonnes d'algues.
Conclusion
Si les possibilités d'enfouissement et de stockage du CO2 sont réélles, elles ne doivent pas nous faire oublier qu'il est important de se défaire de l'utilisation des énergies fossiles. En effet: