La captage du carbone pour l’industrie du ciment
Le dérèglement climatique, appelé également réchauffement global, se manifeste déjà de manière flagrante. Son origine est principalement liée au CO2 libéré dans l’atmosphère par les activités humaines. L’industrie du ciment, qui est responsable d’environ 6 à 7 % de ces émissions, en est un contributeur important. La majeure partie de la pollution carbonée de l’industrie provient de la réaction chimique fondamentalement liée au produit. L’ingrédient brut, le calcaire, est constitué principalement de carbonate de calcium, qui forme de l’oxyde de calcium lorsqu’il est chauffé, ce qui libère de grandes quantités de CO2. Dans un tel cas, le passage à des sources d’énergie renouvelables n’aura que peu de conséquences. La réduction des émissions potentielles doit donc être essentiellement obtenue par le biais des technologies de captage et de stockage du carbone (CSC). Ces dernières empêchent le carbone libéré par les processus industriels d’être libéré dans l’atmosphère. Toutefois, moderniser les cimenteries existantes en mettant en place de nouvelles technologies n’est pas une mince affaire. Le projet CEMCAP, financé par l’UE, a comparé les options de captage et de stockage du dioxyde de carbone disponibles pour l’industrie européenne du ciment. L’équipe a évalué cinq technologies candidates en fonction de leur pertinence pour différents types d’usines. Le projet a comparé les technologies sur les plans technique et économique et a établi un cadre permettant de les comparer. Des essais à l’échelle pilote ont confirmé la faisabilité de toutes les technologies de captage. Les technologies candidates L’équipe a testé toutes les technologies candidates dans un laboratoire reproduisant les conditions industrielles, à l’exception de l’une des technologies. Cette exception concernait le cas du refroidissement du clinker, qui a été testé dans une cimenterie en activité. Ce processus consiste à refroidir le clinker, le constituant principal du ciment, en utilisant du CO2 à la place de l’air. Les chercheurs ont également testé trois technologies de post-combustion. Le procédé à base d’ammoniac réfrigéré élimine le CO2 des gaz d’échappement à l’aide d’une solution d’ammoniac. Une deuxième méthode, appelée liquéfaction du CO2 assistée par membrane, associe une membrane plastique qui sépare le CO2 grâce à un processus de liquéfaction du CO2. La dernière technologie candidate, le bouclage du calcium, ajoute de l’oxyde de calcium aux gaz d’échappement pour former du carbonate de calcium avec le CO2. L’équipe a testé deux versions du bouclage du calcium. Toutes les technologies testées se sont avérées plus écoénergétiques que la méthode de captage par les amines utilisée à titre de référence, le captage d’oxygaz-combustible s’étant montré le plus efficace. Les chercheurs ont découvert que les technologies de post-combustion sont plus faciles à adapter aux installations existantes, alors que les technologies intégrées (par exemple, le captage d’oxygaz-combustible avec bouclage du calcium) sont les plus difficiles à adapter. «Aucune des technologies de captage ne s’est vraiment démarquée», souligne la Dre Kristin Jordal, responsable du projet. «Toutes les technologies de captage de CO2 étudiées dans le cadre de CEMCAP sont techniquement réalisables et sont prêtes à passer aux tests sur site ou ont déjà franchi un pas dans cette direction.» Le choix de la technologie de captage optimale sera toujours spécifique à chaque cas, en fonction de l’emplacement ainsi que d’autres facteurs. Essais complémentaires et adoption par le marché En se basant sur CEMCAP, le nouveau projet européen CLEANKER va faire avancer la technologie du bouclage du calcium vers une phase de démonstration complète sur site. De même, l’Académie européenne de recherche sur le ciment va financer une démonstration du captage d’oxygaz-combustible dans des usines en Autriche et en Italie. Pour les autres technologies testées dans le cadre de CEMCAP, aucun projet de démonstration supplémentaire n’existe actuellement. Bien que le projet ait prouvé la faisabilité de toutes les technologies candidates, il restait encore beaucoup à faire avant qu’une mise en œuvre industrielle ne soit envisageable. Le problème principal réside dans le fait que tous les processus de CSC augmentent les coûts de fabrication du ciment de 50 à 90 %. «À l’heure actuelle, il n’y a pas d’analyse de rentabilité pour le captage de CO2 en Europe continentale», déclare la Dre Jordal. En outre, l’Europe manque d’infrastructures de transport et de stockage du CO2, ainsi que d’un environnement juridique et réglementaire approprié. «Par conséquent, personne ne capte actuellement le CO2 provenant des cimenteries, bien que le producteur de ciment Norcem ait pour objectif de le faire si le gouvernement norvégien accepte de prendre certains coûts en charge.» Sans analyse de rentabilité, il est peu probable que les producteurs de ciments commerciaux adoptent volontairement le CSC. La Commission européenne pourrait être amenée à légiférer en faveur d’un usage obligatoire de ces technologies. Si tel est le cas, CEMCAP aura aidé à simplifier ce processus.
Mots‑clés
CEMCAP, CO2, ciment, technologies de captage, oxygaz-combustible, bouclage du calcium, pollution, liquéfaction du CO2, procédé à base d’ammoniac réfrigéré, CCS
