Les scientifiques dévoilent le système de capture du carbone le moins coûteux à ce jour

Le besoin de technologies capables de capturer, d’éliminer et de réutiliser le dioxyde de carbone augmente avec chaque CO2 molécule qui atteint l’atmosphère terrestre. Pour répondre à ce besoin, les scientifiques du Laboratoire national du nord-ouest du Pacifique du ministère de l’Énergie ont franchi une nouvelle étape dans leurs efforts pour rendre la capture du carbone plus abordable et plus répandue. Ils ont créé un nouveau système qui capte efficacement le CO2 – le moins cher à ce jour – et en fait l’un des produits chimiques les plus utilisés au monde : le méthanol.

Capture de CO2 avant qu’il ne flotte dans l’atmosphère est un élément clé du ralentissement du réchauffement climatique. La création d’incitations pour que les grands émetteurs adoptent la technologie de capture du carbone est cependant un précurseur important. Le coût élevé de la technologie de capture commerciale a longtemps été un obstacle à son utilisation généralisée.

Les scientifiques du PNNL pensent que le méthanol pourrait fournir ce stimulus. Il a de nombreuses utilisations comme carburant, solvant et ingrédient important dans les plastiques, les peintures, les matériaux de construction et les pièces automobiles. Conversion CO22 en substances utiles telles que le méthanol, donnant aux usines industrielles la capacité de capter et de réutiliser leur carbone.

Le chimiste du PNNL David Heldebrant, qui dirige l’équipe de recherche sur la nouvelle technologie, compare le système au recyclage. Tout comme nous pouvons choisir entre des matériaux jetables et recyclés, nous pouvons également recycler le carbone.

“C’est essentiellement ce que nous essayons de faire ici”, a déclaré Heldebrant. “Au lieu d’extraire du pétrole du sol pour fabriquer ces produits chimiques, nous essayons de le fabriquer à partir de CO2 capté de l’atmosphère ou des centrales électriques au charbon afin que les éléments utiles puissent être reconstitués. Vous gardez le carbone en vie, pour ainsi dire, donc ce n’est pas simplement “retirez-le du sol, utilisez-le une fois et jetez-le”. Nous essayons de recycler le CO2tout comme nous essayons de recycler d’autres choses comme le verre, l’aluminium et le plastique.

Comme décrit dans la revue Matériaux énergétiques avancés, le nouveau système est conçu pour être installé dans les centrales électriques au charbon, au gaz et à la biomasse, ainsi que dans les fours à ciment et les aciéries. Grâce à un solvant de captage développé par PNNL, le système capte le CO2 molécules avant qu’elles ne soient émises, puis les transforme en substances utiles et commercialisables.

Lire Aussi :  La Juventus remporte le Derby d'Italie ! - Sports

Une longue file de dominos doit tomber avant que le carbone puisse être complètement éliminé ou complètement empêché de pénétrer dans l’atmosphère terrestre. Ces efforts – diffusion de la technologie de capture et de conversion dans le monde – représentent certaines des premières tuiles importantes.

Le déploiement de cette technologie réduira les émissions, a déclaré Heldebrant. Mais cela pourrait également contribuer à stimuler le développement d’autres technologies de capture du carbone et créer un marché pour le CO2– contenant des matériaux. Avec un tel marché en place, le carbone séquestré par les technologies anticipées de capture directe de l’air pourrait être mieux reconstitué dans des matériaux à plus longue durée de vie.

Un appel pour un captage du carbone moins cher

En avril 2022, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat a publié le rapport de son groupe de travail III sur l’atténuation du changement climatique. Parmi les mesures de réduction des émissions décrites, le captage et le stockage du carbone ont été identifiés comme un élément nécessaire pour atteindre zéro émission, en particulier dans les industries difficiles à décarboner telles que la sidérurgie et la fabrication de produits chimiques.

“La réduction des émissions dans l’industrie impliquera une utilisation plus efficace des matériaux, la réutilisation et le recyclage des produits et la réduction des déchets”, a déclaré un communiqué de presse du GIEC publié avec l’une des tranches. Rapport pour 2022. “Pour atteindre zéro CO net2 émissions de carbone nécessaires à la société (comme les plastiques, le bois, le carburéacteur, les solvants, etc.), indique le rapport, “il est important de fermer les cycles du carbone et du dioxyde de carbone en augmentant la circularité avec le recyclage mécanique et chimique”.

Les recherches du PNNL se concentrent là-dessus, selon le bilan carbone négatif du ministère de l’Énergie. En utilisant de l’hydrogène provenant de sources renouvelables dans la conversion, l’équipe peut produire du méthanol avec une empreinte carbone plus faible que les méthodes conventionnelles qui utilisent le gaz naturel comme matière première. Méthanol obtenu avec CO2 la conversion peut bénéficier d’incitations politiques et commerciales conçues pour encourager l’adoption de technologies de réduction du carbone.

Le méthanol est l’un des produits chimiques les plus produits en volume. Connu sous le nom de “matériel de plate-forme”, ses utilisations sont nombreuses. En plus du méthanol, l’équipe peut convertir le CO2 le formiate (un autre produit chimique important), le méthane et d’autres substances.

Lire Aussi :  7 berlines allemandes pour se faire plaisir à moins de 15 000 €

Il reste encore beaucoup à faire pour optimiser et développer ce procédé, et il faudra peut-être plusieurs années avant qu’il ne soit prêt pour un déploiement commercial. Mais le remplacement des produits chimiques conventionnels n’est que le début, a déclaré Casey Davidson, responsable de la gestion du carbone et des marchés des énergies fossiles chez PNNL. “L’approche intégrée de l’équipe ouvre le monde du nouveau CO2 chimie de conversion. On a l’impression d’être au seuil d’un tout nouveau domaine de technologie carbone évolutive et rentable. C’est une période très excitante.”

Dépenses ruinées

Les systèmes commerciaux capturent le carbone des gaz de combustion à un coût d’environ 46 $ par tonne de CO2, selon l’analyse du ministère de l’Énergie. L’objectif de l’équipe du PNNL est de réduire en permanence les coûts en rendant le processus de capture plus efficace et économiquement compétitif.

L’équipe a réduit le coût de capture à 47,10 $ par tonne métrique de CO2 en 2021. De nouvelles recherches décrites dans Un magazine de production plus propre étudie le coût d’exploitation d’un système de méthanol utilisant divers solvants de capture développés par PNNL, et ce chiffre est maintenant tombé à un peu moins de 39 $ par tonne de CO2.

“Nous avons examiné trois CO2-solvants de liaison dans cette nouvelle étude », a déclaré l’ingénieur chimiste Yuan Jiang, qui a dirigé l’évaluation. « Nous avons constaté qu’ils captent plus de 90 % du carbone qui les traverse, et le font pour environ 75 % du coût des systèmes traditionnels. technologie de capture. »

Selon la nature de l’installation ou du four, différents systèmes peuvent être utilisés. Mais, quelle que soit la configuration, des solvants sont nécessaires. Dans ces systèmes, les solvants éliminent le CO2-des gaz de combustion riches avant qu’ils ne soient libérés, laissant derrière eux du CO2 les molécules sont maintenant liées dans ce liquide.

Fabriquer du méthanol à partir de CO2 pas nouveau. Mais la capacité à la fois de capturer le carbone et de le convertir en méthanol dans un système à flux continu est là. La capture et la conversion se sont traditionnellement produites en deux étapes distinctes, séparées par la chimie unique et souvent non complémentaire de chaque procédé.

Lire Aussi :  La guerre de l’Ukraine est aussi numérique

“Nous avons enfin vu qu’une technologie peut faire les deux étapes et bien les faire”, a déclaré Heldebrant, ajoutant que la technologie de conversion traditionnelle nécessite généralement du CO hautement purifié.2. Le nouveau système est le premier à créer du méthanol à partir de CO “sale”2.

Réduire les émissions de demain

Procédé de captage du CO2 et le convertir en méthanol n’est pas du CO2– négatif. Le carbone du méthanol est libéré lorsqu’il est brûlé ou séquestré lorsque le méthanol est converti en substances à durée de vie plus longue. Mais la technologie « jette les bases », a déclaré Heldebrant, pour le travail important de maintien du carbone lié à l’intérieur du matériau et hors de l’atmosphère.

D’autres matériaux cibles comprennent les polyuréthanes, que l’on trouve dans les adhésifs, les revêtements et les mousses isolantes, et les polyesters, qui sont largement utilisés dans les tissus textiles. Une fois que les chercheurs ont terminé la chimie derrière la conversion du CO2 dans des matériaux qui le maintiennent hors de l’atmosphère pendant des périodes climatiquement pertinentes, un vaste réseau de systèmes de piégeage peut être sur le point de déclencher de telles réactions.

Au lieu de cheminées modernes, Heldebrant envisage le CO2 raffineries construites dans ou à proximité de centrales électriques où le CO2– les produits en conteneurs peuvent être fabriqués sur place. “Nous sommes à un point de basculement”, ont écrit Heldebrant et ses coauteurs dans un article récent publié dans la revue des sciences chimiques“où nous pouvons continuer à utiliser une infrastructure PAC monolithique du 20e siècle ou nous pouvons commencer la transition vers un nouveau paradigme du 21e siècle de technologies intégrées de capture et de transformation du carbone à base de solvants.”

Cette technologie est disponible sous licence. Veuillez contacter Sarah Hunt, responsable marketing PNNL, pour plus d’informations.

Ce travail a été soutenu par le Fonds de commercialisation des technologies du Département de l’énergie, le Bureau de la gestion de l’énergie fossile et des émissions de carbone et la Southern California Natural Gas Company. Une partie du travail a été effectuée à l’EMSL, le Laboratoire des sciences moléculaires de l’environnement, une installation utilisateur du Bureau des sciences du DOE au PNNL.

Source

Leave a Reply

Your email address will not be published.

Articles Liés

Back to top button