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[Dossier CO2] Ces pièges à carbone que développe l'Ifpen

Xavier Boivinet
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[Dossier CO2] Ces pièges à carbone que développe l'Ifpen

Les laboratoires de l’IFP Énergies nouvelles misent sur le captage et le stockage du CO2 pour décarboner l’industrie lourde. Reportage à Solaize, près de Lyon, où deux projets pilotes ont permis de valider des procédés en cours de déploiement sur des démonstrateurs.

Extinction des appareils électroniques avant de pénétrer dans le bâtiment Laurite. Philippe entre en premier, avec un détecteur de gaz. Responsable de la sécurité sur le site IFP Énergies nouvelles (Ifpen) de Solaize, près de Lyon, il s’assure qu’aucune molécule susceptible de déclencher une explosion à la moindre étincelle n’est présente dans l’air. La voie est libre pour allumer les appareils photo et prendre quelques clichés des entrelacs de conduites qui longent l’allée centrale. Ici sont installées plusieurs unités pilotes qui testent des procédés développés en interne. Certaines, en fonctionnement, bourdonnent. D’autres, en maintenance, subissent les assauts des visseuses.

L’unité que nous venons voir est la 544 : un mini-pilote de plusieurs mètres de hauteur. « Elle a permis de valider pré-industriellement comment nous allons capter le CO2 sur les hauts-fourneaux du site ArcelorMittal de Dunkerque », explique Vania Santos-Moreau, ingénieure de recherche à l’Ifpen. Baptisé 3D (pour DMX Demonstration in Dunkirk), il servira à tester, à l’échelle du démonstrateur et en conditions réelles, le procédé DMX. Breveté et issu de dix ans de recherches, il sera commercialisé par Axens. Après la phase d’ingénierie, la mise en service est prévue à l’été 2021.

Regain d'activité depuis deux ans

Le captage et le stockage du CO2 (CCS) reprennent du service à l’Ifpen. « L’activité s’était calmée en 2013, relate Florence Delprat-Jannaud, la responsable des programmes CCS. Mais depuis deux ou trois ans, je suis contactée par beaucoup d’industriels qui me demandent si nous avons des solutions. » « C’est un levier actionnable à court terme pour réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère, assure François Kalaydjian, le directeur économie et veille à l’Ifpen. Et aujourd’hui, il faut agir vite. »

Les appels viennent principalement de sidérurgistes et de cimentiers. « Les chimistes sont aussi très intéressés, mais pour eux, c’est plus difficile », indique Florence Delprat-Jannaud. En effet, leurs sites, de petite taille, sont disséminés dans toute la France, et la composition des fumées change d’un site à l’autre. Or l’efficacité et la durée de vie des solvants généralement utilisés pour absorber le CO2 au contact des fumées dépendent de la composition de celles-ci. « Nous devons travailler sur l’intégration des procédés de captage sur des sites de différentes tailles et leur adaptation à chaque installation. »

Réduire les coûts du captage avec un solvant démixant

L’enjeu principal des travaux sur le captage de CO2 réside dans la baisse de son coût, à la fois en termes d’infrastructures et d’énergie consommée. D’autant que le captage peut représenter 70 % des dépenses de la chaîne CCS dans laquelle sont inclus le transport et le stockage. Les coûts visés par le procédé DMX sur des hauts-fourneaux se situent entre 30 et 40 euros par tonne de CO2 évitée, contre 50 euros avec les méthodes existantes, selon les estimations, précise Florence Delprat-Jannaud. « Cela permettra de lancer un premier déploiement industriel, espéré pour 2025. Mais il faudra continuer à baisser les coûts, notamment en travaillant sur les solvants », ajoute-t-elle.

Les économies réalisées avec le procédé DMX résultent de la réduction de l’énergie consommée pour capter le CO2 : - 30 à - 40 % par rapport aux procédés avec des solvants traditionnels. Comment ? Via un solvant démixant : initialement composé d’une seule phase, il se décompose en deux phases après le passage de la fumée chargée en CO2. Grâce à un pouvoir de captation du CO2 très important, une des molécules du mélange forme une phase très riche en CO2. L’autre phase n’en contient pas. Résultat : seule la phase riche en CO2 nécessite d’être régénérée grâce à de la vapeur à 160 °C pour en extraire le gaz avant d’être réutilisée. « Les solvants démixants sont étudiés dans d’autres travaux pour capter du CO2 mais n’ont jamais été utilisés à l’échelle industrielle, affirme Vania Santos-Moreau. Nous sommes les plus[…]

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