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Énergie : exploiter proprement le charbon

Le dilemme : comment produire massivement de l’électricité avec le charbon sans rejeter des gaz à effet de serre. Les chercheurs de Cambridge progressent. Alstom va construire une unité à Stuttgart.

Face au peak oil – dans 40 ans – et au peak gas – dans 70 ans, peut-être plus tôt selon certains –, le peak coal – c'est-à-dire la date fatidique à partir de laquelle la production de charbon chutera irrémédiablement – est fixé à 160 ans par les spécialistes. D’où l’intérêt due charbon malgré son handicap : la disponibilité de la ressource et l’émission de dioxyde de carbone, gaz à effet de serre. À la clé, la recherche de moyens pour une exploitation propre.

L’objectif des chercheurs du département de génie chimique de l’université de Cambridge qui travaillent sur ce sujet est d’atteindre les limites de la technique dite du « Chemical Looping » : utiliser un même réacteur à lit fluidisé pour différentes réactions les unes à la suite des autres. Un prototype est actuellement en construction.

Dans un réacteur, une masse de grains de solides poreux - oxyde d'aluminium ou de titane - recouverts d'une couche de grains d'oxyde de cuivre est d’abord portée à 800-1000°C par de la vapeur d’eau ; puis de la poudre de charbon est introduite. Initialement, c’est du méthane (du gaz naturel) qui est injecté à cette phase ; l’innovation porte sur l’introduction de combustibles solides. Vapeur et charbon forment alors un gaz de synthèse (carbone et hydrogène) qui est extrait et brûlé dans une turbine à gaz ou un moteur thermique pour animer un générateur.

L'étape suivante du procédé, qui se produit presque simultanément, voit les deux composants du gaz de synthèse, le monoxyde de carbone et l'hydrogène, réagir avec l'oxyde de cuivre : l'H2 est alors transformé en vapeur d'eau et le CO en CO2.
Au bout d'un certain temps, les chercheurs arrêtent l'injection de charbon dans le réacteur : le charbon encore présent dans le réacteur finit de se gazéifier, puis réagir en utilisant l'oxygène présent dans l'oxyde de cuivre. Le processus achevé, la vapeur d'eau injectée dans le réacteur est remplacée par de l'air chaud : l'oxygène se combine avec le cuivre pour régénérer l'oxyde. Le processus peut à nouveau recommencer.
Outre la possibilité de brûler proprement le charbon, cette technologie ouvre aussi la voie à son étude avec de la biomasse (végétaux).
* Stocker du CO2 liquéfié

Si le Chemical looping réduit les quantités de CO2 produites, Alstom vise lui à en recueillir en totalité pour l’exploiter ou les stocker. C’est la solution Oxyfuel (30 MW) dont la ville allemande de Spremberg sera équipée en 2008.

Comme son nom l’indique, la centrale Oxyfuel n’utilise pas de l’air comme comburant, mais de l’oxygène pur produit sur site : les émissions sont alors composées de CO2 pur et d’eau ; sans l’azote de l’air, il n’y a plus d’oxyde d’azote (Nox). L’eau est condensée et une partie du CO2 est repris et liquéfié pour être expédié par pipeline dans une ancienne réserve de gaz près de Postdam ; elle sera scellée après remplissage. L’autre partie de CO2 récupéré est enrichie avec de l’oxygène pur et amené dans la chaudière.

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