Valorisation avec transformation chimique
Valorisation du CO2 - Partie 2 : voies par transformations chimiques
G1814 v1 Article de référence

Valorisation avec transformation chimique
Valorisation du CO2 - Partie 2 : voies par transformations chimiques

Auteur(s) : Association record, Laurent DUMERGUES

Date de publication : 10 juil. 2016 | Read in English

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RÉSUMÉ

Le dioxyde de carbone (CO2) peut être utilisé comme matière première ou réactif pour être valorisé par voie chimique. La transformation chimique du CO2 est réalisable par différentes techniques : minéralisation, synthèse organique, hydrogénation, reformage sec, électrolyse, thermochimie… Les produits obtenus trouvent des applications dans les filières énergétiques, chimiques, du bâtiment, etc. Le choix de mise en œuvre d’une voie de valorisation du CO2, qu’elle soit chimique, biologique ou directe sans transformation va dépendre de critères technico-économiques (par exemple: pureté du CO2, maturité technologique, rentabilité, etc) mais aussi de critères environnementaux et sociaux.

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INTRODUCTION

La lutte contre le changement climatique est un enjeu majeur de nos sociétés contemporaines. De ce fait, la maîtrise des émissions atmosphériques de CO2 est une priorité des politiques visant à limiter le réchauffement climatique. Considérer le CO2 comme une ressource qui peut être valorisée ouvre de nouvelles perspectives, tant environnementales qu’économiques. Diverses applications industrielles de valorisation de CO2 existent. Il s’agit par exemple des voies de valorisation biologique ou directe sans transformation, qui, à ce jour, ne permettent qu’une utilisation de CO2 limitée en volume. Une autre voie de valorisation, par transformation chimique, utilise le CO2 comme réactif afin de générer un produit valorisable ou à valeur énergétique.

Dans cet article seront présentées les principales techniques utilisées pour valoriser le CO2 par voie chimique comme la minéralisation, la synthèse organique, l’hydrogénation, le reformage sec, l’électrolyse, la photocatalyse, la thermochimie… Les développements de certaines techniques de valorisation sont particulièrement suivis par la communauté scientifique et industrielle. C’est le cas de la méthanation qui permet potentiellement de transformer directement le CO2 en sortie d’une installation de combustion en méthane « renouvelable ».

Malgré un potentiel d’utilisation de CO2 intéressant, les différentes voies de valorisation ne sont pas au même stade de maturité technologique. Elles restent confrontées à des problèmes spécifiques d’ordre techniques, technologiques, de savoir-faire, d’approvisionnement de ressources… et de rentabilité économique dès lors que le CO2 est transformé en produit énergétique concurrencé par les ressources fossiles.

Nota

les voies de valorisation du CO2 directement sans transformation, ou après transformation biologique sont traitées dans l’article [G1816] « Voies de valorisation du CO2 – Voies directes et voies avec transformation biologique ».

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DOI (Digital Object Identifier)

https://doi.org/10.51257/a-v1-g1814

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2. Valorisation avec transformation chimique

Les voies chimiques de valorisation du CO2 sont diverses. Elles consistent à soit insérer une molécule de CO2 dans une chaîne carbonée (carboxylation) ou chaîne minérale (minéralisation), soit au contraire à réduire ce CO2 en y ajoutant de l’hydrogène par exemple. Ces dernières voies de réduction prennent différentes formes selon les réactifs employés et les spécificités techniques : utilisation de très haute température (thermochimie), d’électricité (électrolyse), de méthane (reformage), d’hydrogène (hydrogénation)… (cf. figure 1).

Chacune de ces voies va être décrite dans les chapitres suivants.

2.1 Minéralisation ex-situ

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2.1.1 Principe

La minéralisation du CO2 consiste en une réaction entre le CO2 et des oxydes de calcium ou de magnésium pour former des carbonates (MCO3) :

CO 2 +oxyde métallique ( MO) carbonate ( MCO 3 )+ chaleur 

avec :

M
 : 
métal contenant du Mg, du Ca, du Fe, etc.

Les carbonates, qui constituent la forme thermodynamique la plus stable du CO2, sont des produits inertes et stables. Leur formation permet donc le piégeage du CO2 pendant de longues périodes de temps. La formation des carbonates est un procédé exothermique qui se produit naturellement mais lentement, et qui doit par conséquent être accéléré pour une application à l’échelle industrielle.

Le magnésium et le calcium sont rarement disponibles sous forme d’oxydes...

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BIBLIOGRAPHIE

  • (1) - CENTRE FOR LOW CARBON FUTURES -   Carbon Capture and Utilisation in the green economy : Using CO2 to manufacture fuel, chemicals and materials  -  (2011).

  • (2) - BACIOCCHI (R.) -   Ex-situ mineral carbonation.  -  [éd.] Fondation Tuck. Pau – France : s.n. Utilisation du CO2, vers un fonds de recherche dédié. http://www.fondation-tuck.fr/upload/docs/application/pdf/2014-12/ex_situ_mineral_carbonation.pdf (20 juin 2008).

  • (3) - IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) -   Carbon Dioxide Capture and Storage  -  (2005).

  • (4) - BEAUDOIN (G.) -   Le stockage du CO2 dans les résidus miniers : une composante de la mine verte.  -  Québec : s.n. (2012).

  • (5) - APESA -   Projet Gestinn, Guide sur l’Eco-innovation, Valorisation du CO2  -  (2008).

  • (6)...

1 Site Internet

Association RECORD

http://www.record-net.org

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2 Événements

Congrès : l’International Conference on Carbon Dioxide Utilization (ICCDU) a lieu depuis 1991. Il s’agit d’un rendez-vous multidisciplinaire sur les innovations récentes et la recherche appliquée liée à l’utilisation de dioxyde de carbone.

http://www.iccdu2015.sg/index.html

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3 Annuaire

Organismes – Fédérations – Associations (liste non exhaustive)

Club CO2 : http://www.captage-stockage-valorisation-co2.fr/

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