La scorie, un vrai piège à carbone

Une équipe de chercheurs interdisciplinaires est parvenue, pour la première fois, à piéger du carbone en utilisant des scories. Le programme financé par le CNRT et mis en œuvre par le bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et le laboratoire de génie chimique de Toulouse ouvre de nouvelles perspectives en matière de séquestration du dioxyde de carbone. Thierry Augé, le responsable de l’unité des ressources minérales du BRGM était à Nouméa, la semaine dernière, pour présenter les résultats de l’étude.

Le dioxyde de carbone est devenu une des principales cibles des associations pour la protection de l’environnement. L’intense travail des autorités françaises à travers le monde dans le cadre de la COP 21 n’y est sans doute pas étranger. Les émissions de ce gaz, pointé du doigt pour être le responsable du réchauffement climatique par une grande partie de la communauté scientifique, doivent être maîtrisées. En parallèle de la réduction des émissions, la communauté scientifique travaille à des solutions visant à piéger le carbone. Différents procédés sont d’ores et déjà concrètement à l’étude (lire par ailleurs). Si les résultats des projets sont pour le moment plus ou moins convaincants, l’un d’entre eux, financé par le Centre National de Recherche Technologique sur le nickel et son environnement, est plus qu’encourageant puisqu’il a fait ses preuves en laboratoire et affiche des rendements plutôt satisfaisants.

Valoriser des déchets en les combinant

Le projet de carbonatation des scories est la suite d’un premier projet CARMEX) financé par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR) qui s’intéressait au piégeage du carbone sur différentes substrats des roches jusqu’aux déchets industriels. Le projet CARBOSCORIES du CNRT s’est quant à lui focalisé sur les scories de la SLN et de Koniambo.

L’idée est relativement simple et se résume à piéger le carbone produit par les centrales thermiques à charbon en utilisant les scories qui sont les résidus du procédé pyrométallurgique. « On utilise un déchet pour stocker un autre déchet », souligne Thierry Augé, du BRGM. Le gros avantage, c’est que les deux déchets sont produits au même endroit. Le produit obtenu peut également être valorisé. « Nous réfléchissons encore aux différentes valorisations possibles mais il pourrait être utilisé dans la réalisation des routes ou encore dans la fabrication de bétons spéciaux avec une forte valeur ajoutée », note le scientifique. Concrètement, le procédé consiste à broyer les scories de manière assez fine (100 microns). Elles sont ensuite immergées dans un autoclave(haute pression et haute température à l’intérieur duquel est injecté le CO2 sous-pression. Il se produit alors dans ces conditions de haute température (180°) et haute pression (20 bar) une réaction chimique qui permet d’obtenir un matériau à base de carbonate de magnésium. Le CO2 détruit s’est ainsi transformé en un minéral stable que l’on peut stocker relativement facilement. Pour les chimistes en herbe, il s’agit de la réaction inverse à l’expérience qui consiste à verser du vinaigre sur de la craie. On peut facilement voir se dégager le CO2 avec la mousse qui se forme de façon assez spectaculaire.

Passer à une autre échelle

Pour l’instant, les chercheurs en sont à l’échelle du laboratoire, travaillant sur quelques dizaines de grammes de scories mais les résultats sont là. À noter tout de même que plusieurs équipes travaillent sur cette question au niveau international mais personne n’avait pour le moment obtenu de tels résultats. Pour capter une tonne de CO2 , il faut utiliser un peu moins de 2,5 tonnes de scories. La transformation, aussi magique soit-elle, nécessite la production de dioxyde de carbone, notamment pour effectuer le broyage de la scorie. Le bilan énergétique de l’ensemble de l’opération reste toutefois très positif puisque cela ne représente que 40 à 50 kg de CO2.

Pour les chercheurs, il convient donc maintenant de changer d’échelle pour valider les premiers résultats et s’assurer que le procédé fonctionne à l’échelle d’un pilote sur pour plusieurs dizaines de kilos. La suite consistera à passer à une échelle industrielle pour séquestrer une partie des volumes de gaz produits par les centrales thermiques à charbon. Mais pour France Bailly, la directrice du CNRT, ce projet est très positif et ouvre de réelles perspectives pour l’atténuation des émissions de CO2 des sites métallurgiques. Les qualités du produit secondaire obtenu doivent également être confirmées pour accroitre encore l’intérêt du procédé. Il faudrait maintenant que les autorités et les industriels se saisissent du dossier et apportent les financements nécessaires à la poursuite des recherches sur ce projet.

M.D.

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Quelles émissions CO2 ?

La Calédonie pourrait bientôt produire près 60 tonnes de CO2 par habitant (avec la nouvelle centrale à charbon de Nouméa). Un chiffre qui place le Territoire dans le peloton de tête mondial des émissions par habitant. Chaque année, ce sont environ 40 milliards de tonnes qui sont produites pour répondre aux besoins mondiaux en énergie (ce qui comprend notamment les transports).

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Le petit plus du projet Carboscories

Plusieurs équipes scientifiques internationales travaillaient sur la carbonatation sans succès. Une fois que le minéral était mélangé à l’eau, une croûte se formait autour du minéral (ici la scorie), empêchant la réaction chimique avec le CO2 . Les chercheurs du projet porté par le CNRT sont parvenus à contourner le problème en ajoutant et en mélangeant des scories plus grosses permettant de « gratter » les plus petites et permettre ainsi la réaction chimique.

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Les différents types de piège à carbone

Le dioxyde de carbone est reconnu comme le premier responsable du réchauffement climatique. Il existe des mécanismes naturels de piégeage du CO2 . C’est le cas des forêts qui transforme le dioxyde de carbone en matière organique et en oxygène grâce à la photosynthèse. Planter des forêts est donc un moyen naturel de séquestrer le fameux gaz à effet de serre. Les océans sont d’autres puits de carbone naturel qui assimile le gaz via le plancton ou encore les coraux. Les océans sont les puits de carbone les plus importants. Mais dans un cas comme dans l’autre, ces puits peuvent se transformer en gros émetteurs, lorsqu’un incendie ravage une forêt ou avec l’acidification des océans qui entraîne la libération du CO2 . Les sols, au travers de la matière organique, constituent une autre source de piégeage. De manière artificielle, avant de le séquestrer, il convient de le capturer, ce qui n’est pas si évident, hormis pour les sources bien précises comme les centrales thermiques, par exemple. Une fois capté, il existe plusieurs méthodes mais la plus connue et la plus étudiée reste le stockage géologique. Elle consiste à injecter le CO2 dans le sol. Cette technique reste toutefois encore mal maîtrisée. Cette solution est toutefois utilisée depuis de nombreuses années dans les pays producteurs de pétrole. Injecté dans les puits de pétrole, le CO2 permet de « régénérer » le pétrole et donc d’en produire davantage.

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Le stockage géologique in situ en Calédonie

En 2011, le CNRT a produit un rapport scientifique sur la faisabilité du stockage géologique du CO2 en Nouvelle-Calédonie. En effet le grand massif de péridotite du Sud a été identifié par les meilleurs experts internationaux comme une zone d’intérêt majeure pour l’implantation d’un site pilote expérimental.

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