Principales sources d’émission

Il existe plusieurs sources émettrices de gaz carbonique CO₂.Certaines sont naturelles trouvent principalement leur origine dans l’activité volcanique, les feux de forêts, l’activité animale, végétale et des organismes présents dans le sol, ainsi que d’autres sont anthropique. Ces dernières incluent d’importantes installations faisant appel à des combustibles fossiles ou à l’énergie tirée de la biomasse ainsi que les installations productrices de gaz naturel, de combustibles synthétiques et d’hydrogène et qui sont alimenté par des combustibles fossiles [24].Quoique ces sources soient réparties un peu partout sur le globe, les bases de données révèlent que les émissions sont particulièrement concentrées dans quatre régions, à savoir l’Amérique du Nord (centre-ouest et est des États-Unis d’Amérique), l’Europe (nord-ouest), l’Asie de l’Est (côte est de la Chine) et l’Asie du Sud (sous-continent indien). Pour leur part, les grandes sources d’émission liées à la biomasse sont beaucoup moins nombreuses et moins disséminées sur la planète [31]. Le tableau ci-dessous regroupe les plus grandes sources fixes mondiales qui libèrent plus de 0,1Mt de CO2 (million de tonne) par an.

Tableau V.2. Les grandes sources fixes mondiales de CO2.

Processus Nombre de sources Emissions (Mt CO2/an)

Combustibles fossiles Energie Production de ciment Raffineries Industrie sidérurgique 4942 1175 638 269 10539 932 798 646

188 Industrie de pétrochimique Traitement de pétrole et du gaz naturel Autres sources 470 Non disponible 90 379 50 33 Biomasse Bioéthanol et bioénergie 303 91 Total 7887 13468

V.3.4. Techniques de réduction des émissions de CO2 [32]

a. Démarche préventive

Pour réduire les émissions de dioxyde de carbone, plusieurs solutions sont envisageables. Parmi ces solutions on peut citer :

 Réduction de la consommation de l’énergie qui peut être maitrisé en modifiant les habitudes des consommateurs (meilleur entretien des appareils de chauffage et des appareils électroménagers, utilisation du transport en commun,…) ;

 Mise au point de carburants et du combustible dégageant moins de CO2 par unité d’énergie produite. Ainsi, en remplaçant le charbon par le gaz naturel dans les centrales thermiques, on peut arriver à réduire de façon significative les émissions de gaz carbonique;

 Utilisation de l’énergie nucléaire et des énergies renouvelables ;  L’usage de carburants et biocarburants issus de la biomasse.

b. Démarche curative

En plus des solutions dites préventives, une autre solution consiste à capturer le dioxyde de carbone et le stocker dans des formations géologiques souterraines. Cette solution ne concerne que les sources fixes de CO2 et principalement celles de la production de l’énergie.

Depuis quelques années, de nombreuses études se sont intéressées à la capture et au stockage géologique du CO2, essentiellement en Europe, au Canada et récemment aux Etats Unis et au Japon. Le principe de base de ces études consiste à capturer le CO₂ émis par une source importante à le concentrer puis à le transporter vers un site de stockage géologique adapté, cette technique s’appelle la séquestration.

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D’une manière générale, la séquestration est définit comme la capture et le stockage contrôlé d’un élément présent ou émis dans l’environnement. Dans le cas de CO2, il s’agit de le capter à la source et de le transporter dans des sites naturels (océans, aquifères, réservoirs d’ d’hydrocarbures, veines de charbon, …) [33].

La technique de piégeage et de stockage du dioxyde de carbone (PSC) fait partie des moyens envisagés pour réduire les émissions atmosphériques de CO2 dues aux activités humaines. Le PSC fait appel à des techniques spéciales pour recueillir et concentrer le CO2 émis par les sources industrielles et énergétiques, pour acheminer le gaz vers une zone de stockage et pour l’isoler de l’atmosphère pendant une longue période. Parmi les trois principales étapes sont le captage, le transport et le stockage comme il est montré par la figure (V.2) [31,34].

Gisement

Figure V.2. Etapes de séquestration : captage, transport et stockage du CO2.

a. Le captage

En raison de leur coût d’investissement élevé, les technologies de captage du CO₂ sont plus particulièrement adaptées aux sources d’émissions importantes et concentrées tandis qu’elles n’apparaissent pas appropriées dans le cas de sources diffuses. Selon le type d’installation, le captage peut être réalisé à trois niveaux différents : la postcombustion, la précombustion et l’oxycombustion.

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 La postcombustion, technique la mieux maîtrisée des trois mais aussi la plus coûteuse, convient aux installations existantes. Elle consiste à séparer le CO2 contenu dans les fumées de combustion.

 La précombustion permet d’obtenir deux flux distincts et concentrés d’hydrogène et de CO2, alors plus facile à capter. Le combustible est traité avec la vapeur d’eau et l’air ou avec l’oxygène (oxydation partielle) pour produire un gaz de synthèse contenant essentiellement du monoxyde de carbone (CO) et de l’hydrogène qui peut permettre de produire d’énergie sans aucune émission de CO2. Une seconde étape de conversion du CO en présence d’eau (H2O) permet ensuite de séparer le CO2, alors destiné au stockage.  L’oxycombustion, encore au stade de démonstration, permet de produire un gaz de

combustion très concentré en CO₂ (de 80 à 90 % en volume) et pourrait être adaptée aux installations existantes. Pour cela, la combustion doit avoir lieu avec de l’oxygène au lieu de l’air habituellement utilisé.

b. Le transport

Si l’installation de production n’est pas située directement sur une formation géologique adaptée, le CO₂ piégé doit être acheminé jusqu’à une zone de stockage. Le CO₂ est le plus souvent transporté par gazoduc, qui est une technologie parvenue à maturité. Sous forme gazeuse, il est généralement amené à une pression supérieure à 8 MPa afin d’éviter un écoulement diphasique et d’accroître la densité du gaz, ce qui facilite le transport et réduit les coûts. Le CO2 peut également être acheminé en phase liquide par voie maritime, routière ou ferroviaire dans des citernes isothermes, à une température beaucoup plus basse que celle de l’air ambiant et à une pression nettement moindre.

c. Le stockage géologique

Trois sortes de formations géologiques dans lesquelles pourrait être emprisonné le CO2 ont fait l’objet d’études approfondies, soit les gisements de pétrole et de gaz naturel, soit les formations salines profondes et les veines de charbon inexploitables. Le stockage consiste toujours à injecter du CO₂ de haute densité dans une roche souterraine. Les formations poreuses par exemple : les réservoirs pétrolifères ou gazéifères épuisés, qui renfermaient des fluides tels du gaz naturel, du pétrole ou des saumures, peuvent servir au stockage.

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L’injection d’un gaz dans un milieu poreux s’accompagne du phénomène d’adsorption par lequel les molécules de gaz ou de liquide se fixent sur surfaces solides des adsorbants. Le DOC n’ayant pas la même affinité pour tous les types de minéraux, une caractérisation précise de la minéralogie du réservoir sera donc importante [35].

Dans la littérature, les adsorbants solides les plus utilisés dans les procédés de piégeage du CO2 sont :

- le charbon actif [36-39], - les hydrotalcites [36,40-42],

- les oxydes des métaux à caractère basique (CaO, MgO…) [36,43-45], - les zéolithes naturelles et synthétiques [38, 46-56],

- les argiles [57-64].