Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Cet article aborde la chaîne de valeur du captage, de l’utilisation et du stockage du carbone - CCUS - de façon globale. Celle-ci est l’un des leviers essentiels pour atteindre la neutralité carbone et lutter contre le dérèglement climatique. L’article présente les technologies CCUS déployées à l’échelle commerciale et propose une étude technico-économique comparative de chacun des maillons et de leur impact sur la chaîne globale. En revenant au niveau moléculaire, il explore les limites de la connaissance sur le captage postcombustion du CO2 à l’aide d’absorbants liquides de type amine, la voie la plus déployée mais qui comporte encore des questions thermodynamiques et cinétiques ouvertes.
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Lire l’articleAuteur(s)
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Axel CHANCRE : Laboratoire de Chimie, ENS UMR 5182, Lyon, France
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Titouan CHETOT : Laboratoire de Chimie, ENS UMR 5182, Lyon, France
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Franck ULM : Laboratoire de Chimie, ENS UMR 5182, Lyon, France
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Laurent VIAL : Laboratoire de Chimie, ENS UMR 5182, Lyon, France
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Julien LECLAIRE : Laboratoire de Chimie, ENS UMR 5182, Lyon, France
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Maxime DUCREUX : Ingénieur de recherche, Mecaware SAS, Vénissieux, France
INTRODUCTION
L’accélération des dérèglements climatiques liée aux émissions de gaz à effet de serre (GES), en particulier le dioxyde de carbone (CO2), impose de réinventer les chaînes de valeur industrielles et énergétiques. Dans ce contexte, les technologies de captage, utilisation et stockage du carbone (CCUS) proposent une réponse essentielle, quoique partielle, à l’impératif de neutralité carbone fixé à l’horizon 2050. Le concept de CCUS recouvre une chaîne de techniques visant à extraire le CO2 des émissions industrielles ou directement de l’air ambiant, à le transporter puis à l’utiliser ou à le stocker de manière durable. Le captage du CO2 constitue le premier maillon clé d’une chaîne complète.
Dans un premier temps, nous examinons les nombreux défis que rencontre le déploiement massif du CCUS, qu’ils soient d’ordre économique (les coûts des différentes étapes la chaîne), technologique (efficacité énergétique, robustesse, modularité), ou bien environnemental (le bénéfice climatique varie selon la filière, l'origine du CO2, l'énergie utilisée et le cycle de vie des produits valorisés).
Sous l’angle du chimiste, nous proposons ensuite une analyse approfondie du processus de captage postcombustion du CO2 utilisant les amines (représentant 2/3 des volumes de CO2 captés actuellement), en détaillant les mécanismes réactionnels, les équilibres thermodynamiques et les paramètres cinétiques qui régissent l’efficacité du captage. Cette analyse met en lumière les limites actuelles de la connaissance et les leviers d’optimisation ainsi que les compromis inhérents à toute amélioration.
L’objectif de cet article est double : d’une part dresser un état des lieux technique et économique du CCUS en 2025, avec un focus particulier sur le captage postcombustion par des amines, en fournissant des clés de lecture physicochimiques permettant d’appréhender la complexité des systèmes à l’échelle moléculaire.
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Sigles, notations et symboles7. Conclusion
Cet article propose une approche du CCUS intégrant les dimensions chimique, technologique et économique, avec une attention particulière au captage postcombustion par absorption aux amines, une technologie désormais mature et mise en œuvre à l’échelle industrielle. Du point de vue de l’ingénieur, plusieurs enseignements pratiques se dégagent :
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ce captage postcombustion, bien que coûteux, reste incontournable pour les centrales à énergies fossiles, du fait de sa capacité à s’intégrer rétroactivement sans modifier les conditions de combustion ;
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les coûts opérationnels (OPEX) sont largement dominés par de régénération de l’absorbant (chauffage du bouilleur), ce qui oriente le choix des solvants vers des formulations à faible viscosité, forte capacité cyclique et stabilité thermique et chimique élevée ;
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les indicateurs technico-économiques, comme le
capture cost, le
avoided cost et le SPECCA, permettent d’évaluer les performances globales des technologies de captage et sont essentiels pour justifier un investissement ou comparer plusieurs technologies ;
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les limitations des technologies actuelles incitent à coupler le captage à des usages économiquement viables comme la conversion du
en produits carbonés de la chimie de base, idéalement sans étape intermédiaire de désorption, compression et transport (CCUS intégré) ;
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enfin, au-delà de la performance technologique, l’ingénieur doit intégrer les contraintes réglementaires, logistiques (transport et stockage du
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Conclusion
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - RITCHIE (H.), ROSADO (P.), ROSER (M.) - Energy Production and Consumption Published online at OurWorldinData.org. - In Our World in Data (2024).
-
(2) - RUFF (Z.), NATHAN (S.H.), UNWIN (R.R.), ZUPKAUSKAS (M.), JOSHI (D.), SALMOND (G.P.C.), GREY (C.P.), et al - Designing disordered materials using DNA-coated colloids of bacteriophage fd and gold. - In : Faraday Discussions, vol. 186, p. 473-488 – 10.1039/C5FD00120J (2016).
-
(3) - ZHANG (H.), WU (J.), SHEN (Z.) - Radiative forcing and global warming potential of perfluorocarbons and sulfur hexafluoride. - In : Science China Earth Sciences, vol. 54, p. 764-772 – 10.1007/s11430-010-4155-0 (2011).
-
(4) - INTERGOVERNMENTAL PANEL ON CLIMATE CHANGE (IPCC) - Climate Change 2021 – The Physical Science Basis : Working Group I Contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. - 1re éd. Cambridge University Press – 10.1017/9781009157896 (2023).
-
(5) - ETMINAN (M.), MYHRE (G.), HIGHWOOD (E.J.), SHINE (K.P.) - Radiative forcing of carbon dioxide, methane,...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
ANNEXES
1.1 Constructeurs – Fournisseurs – Distributeurs (liste non exhaustive)
Misubishi Heavy Industries Ltd (absorbant pour le captage KS-1) :
https://www.mhi.com/products/engineering/co2plants_process.html
Shell Global (absorbant pour le captage Cansolv) :
Dakota Gasification Company, Canada (capture couple à l’EOR, plus gros tonnage USA)
Petrobras (captage couplé à l’EOR offshore (plus gros volume au monde), Petrobras Santos Basin pre-salt oilfield CCS :
https://petrobras.com.br/en/pre-sal
Sinopec Qilu Petrochemical Shengli, Shandong (captage post-combution couplé à l’ EOR, plus grosse capacité en Chine) :
https://qpec.cn/en/achievement/index.html
https://doi.org/10.1016/j.eiar.2024.107684)
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