retour à l'accueil nouvelle fenêtre vers www.appa.asso.fr Pollution atmosphérique, climat, santé, société

V - Les énergies de demain ouvrent la voie à l'amélioration de la qualité de l'air

Le pôle AXELERA, moteur dans le domaine du recyclage du CO2 en France

Talia BRUN et Cyril DARTIQUELONGUE

[Version imprimable] [Version PDF]

Texte intégral

Dans une société où les économies réduisent leur empreinte carbone et leur impact énergétique, les progrès scientifiques et industriels nous permettent d’envisager un monde dans lequel le dioxyde de carbone (CO2) capté serait une ressource pour l’industrie. Aujourd’hui, le recyclage du CO2 est un levier pour l’innovation dans le secteur chimique et il pourrait contribuer à renforcer sa compétitivité, tout en soutenant sa transition vers une économie circulaire, faible en impact carbone et en énergie.

Figure 1. Le champ du recyclage du CO2.

Le champ du recyclage de CO2 est très large. Les procédés existants peuvent être divisés en 3 segments : l’utilisation du CO2 sans transformation, la transformation chimique et la transformation biologique du CO2.

L’utilisation directe du CO2 non-transformé est déjà développée dans de nombreux domaines tels que la récupération assistée d’hydrocarbures, les boissons carbonatées ou via la mise en œuvre de nouvelles applications du CO2 supercritique. Quant aux usages qui exigent la transformation de la molécule du CO2 – biologique ou chimique –, ils se répartissent en trois catégories de produits : les combustibles synthétiques, les matériaux de construction et les synthons (molécules plates-formes pour la chimie).

Le pôle de compétitivité chimie & environnement AXELERA est un acteur privilégié du développement de ces technologies en France.

AXELERA rassemble et fédère un réseau de plus de 320 adhérents – acteurs de l’industrie, de la recherche et de la formation en chimie et en environnement – autour de 5 axes stratégiques : matières premières renouvelables, usine éco-efficiente, matériaux et produits pour les filières industrielles, recyclage et recyclabilité, préservation et restauration des espaces naturels et urbains.

Classé parmi les pôles très performants par l’État et labellisé Gold par l’Union européenne, AXELERA a enclenché une forte dynamique d’innovation avec, à la fin 2015, 262 projets de R&D labellisés par le pôle et financés pour un montant global de 800 M€.

Parmi ceux-ci figurent des projets dédiés au captage et à la valorisation du CO2, dont voici quelques exemples.

1. VALCO2 (Fonds Unique Interministériel 171)

Le CO2 est le principal gaz à effet de serre généré par l’activité humaine. Des travaux importants sont engagés à travers le monde pour le capter et le stocker. Pour aller plus loin, il est envisagé également de le valoriser en le considérant comme une matière première source de carbone non fossile utilisable pour la fabrication de produits à plus forte valeur ajoutée, comme les produits chimiques et/ou produits à valeur énergétique plutôt que comme un déchet.

Dans ce contexte, le projet VALCO2 a pour objectif le développement de procédés de transformation du CO2 à grande échelle pour fabriquer des produits d’importance industrielle (hydrogénocarbonates, carbonates d’alkyle, acide formique), tout en s’assurant de leur rentabilité économique et de leur impact positif sur l’environnement, ainsi que la mise en place d’un observatoire français des sources industrielles de CO2 disponibles.

Il regroupe 6 partenaires : Solvay (porteur), IFP Énergies nouvelles, l’Institut de Transition Énergétique IDEEL, la PME Inevo Technologies et 2 laboratoires de recherche, que sont l’Institut de Chimie et Biochimie Moléculaires et Supramoléculaires de Lyon (ICBMS) et le Département de Chimie Moléculaire de Grenoble (DCM). Le projet a commencé en 2014 pour une durée de 4 ans et dispose d’un budget global de 3 M€.

2. VItESSE2 (ANR2)

Clôturé en 2012, le projet VItESSE² avait pour objectif de développer un procédé de rupture pour la conversion de CO2 émis par des industries (cimenteries, aciéries, incinérateurs, etc.) en méthanol, par réduction à l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau à partir d’électricité issue de moyens de production faiblement émetteurs de CO2.

Au-delà de la valorisation du CO2, ce procédé permet non seulement de stocker de l’électricité décarbonée sous forme d’un intermédiaire chimique (le méthanol est un intermédiaire chimique facilement valorisable en carburants, en produits chimiques, en polymères, etc.) mais aussi, d’assurer, via la flexibilité de la production d’hydrogène électrolytique, une fonction de gestion et de stabilisation du système électrique. En effet, la production d’hydrogène électrolytique serait corrélée à la disponibilité d’électricité sur le système électrique ; elle atteindrait sa capacité maximale pendant les creux de consommation et serait réduite à son minimum pendant les pointes de consommation.

Le projet était porté par Solvay et intégrait Areva, Air Liquide, EDF, Veolia, ainsi que deux institutions de recherche CEA et LRGP-ENSIC. Il a permis la construction et l’opération d’une unité de conversion de CO2 en méthanol, à l’échelle semi-industrielle, couplée à un flux de CO2 industriel.

3. ACACIA (Fonds Unique Interministériel 15) et ACACIA 31 (ANR)

Les 2 principales sources mondiales de rejets de CO2 dans l’atmosphère sont les installations fixes industrielles et celles de production d’électricité. Elles représentent plus de 60 % des émissions mondiales. Pour limiter les émissions de CO2 à leur source, le procédé de captage et de stockage a été identifié comme très prometteur. Les procédés conventionnels de captage du CO2 se basent pour la plupart sur l’absorption par un solvant.

Les solvants chimiques utilisés sont principalement des amines, et notamment la monoethanolamine (MEA). Si la MEA permet de récupérer jusqu’à 98 % du CO2 et d’obtenir une pureté à 99 %, son utilisation entraîne un coût de fonctionnement bien trop élevé.

Le projet ACACIA visait à développer les technologies et les procédés de captage du CO2 en postcombustion directement sur fumées de sources fixes, afin de réduire le coût de captage du CO2 pour les industries, le coût de traitement à la tonne du CO2 et l’impact du traitement du CO2 sur le coût de l’électricité ou des produits industriels (ciments, aciers).

5 types de procédés en rupture ont été étudiés. Des travaux d’évaluation technico-économique comparative à la solution technologique MEA sur cas industriels concrets ont permis de sélectionner les solutions les plus prometteuses.

Le procédé liquide de lavage des gaz par solvant démixant est apparu comme une solution de rupture alternative à la solution du lavage à la MEA. Cette solution (DMXTM) a été testée.

La démonstration industrielle de cette solution DMXTM,proposée par IFP Énergies nouvelles, a été réalisée sur un pilote industriel de captage de CO2 sur des fumées de centrale thermique charbon dans le cadre du projet européen OCTAVIUS, démarré en 2012 (www.octavius-co2.eu).

Rassemblant 13 partenaires et porté par Solvay, le projet ACACIA a opéré un budget global de 3,5 M€.

ACACIA 31, qui correspond au sous-programme 3.1 du projet ACACIA, était centré sur les procédés en rupture de captage du CO2 par voie solide. Le projet s’est achevé en mai 2012 et a rassemblé 4 partenaires autour du porteur IFP Énergies nouvelles, pour un budget de 2,1 M€.

ACACIA 31 a permis d’étudier de nouveaux adsorbants très différents des solides classiques (charbons actifs zéolithes ou à base de silice), qui ont fait l’objet de nombreuses études en captage de CO2 et qui présentent une forte consommation énergétique et une co-adsorption d’azote les rendant non applicables pour le captage en postcombustion. 

4. SCOT (Smart CO2 Transformation) (FP73)

SCOT est une initiative européenne en matière de recyclage et de valorisation du CO2.

Un consortium de 11 acteurs européens, issus de cinq régions à fort profil industriel dont Rhône-Alpes pour la France, y est impliqué. Le projet a reçu 2,3 M€ et se terminera en septembre 2016. Le consortium a déjà produit une vision pour le secteur en Europe en 2030 et 2050, et travaille en ce moment pour définir l’agenda européen de recherche visant l’amélioration technique et économique des technologies de transformation du CO2. Ces deux documents – la vision et l’agenda de recherche – proposent des mesures politiques et industrielles pour favoriser la transition vers une Europe valorisant le concept « CO2 comme ressource », et seront promus par la première plate-forme d’acteurs travaillant sur la transformation du CO2 à échelle européenne (www.scotproject.org).

La conférence finale du projet SCOT, le 29 juin prochain à Bruxelles, sera l’occasion de faire un point sur le programme européen stratégique pour la recherche et l’innovation de la transformation intelligente du CO2. Elle devrait permettre de lancer la phase suivante de concrétisation du plan d’actions commun et de mise en place des démonstrateurs des technologies cibles pour la valorisation et le recyclage du CO2.

Notes

1  Fonds Unique Interministériel : le fonds unique interministériel (FUI) finance des projets de recherche et de développement (R&D) collaboratifs labellisés par les pôles de compétitivité. Le FUI a vocation à soutenir des projets de recherche appliquée portant sur le développement de produits, procédés ou services susceptibles d’être mis sur le marché à court ou moyen terme, généralement 5 ans.

2  ANR : l’Agence Nationale de la Recherche a pour mission la mise en œuvre du financement de la recherche sur projets en France.

3  FP7 est le programme de financement de la recherche et de l’innovation de l’Union européenne pour la période 2007-2013.

Pour citer ce document

Référence électronique : Talia BRUN et Cyril DARTIQUELONGUE « Le pôle AXELERA, moteur dans le domaine du recyclage du CO2 en France », Pollution atmosphérique [En ligne], N°231 - 232, mis à jour le : 09/02/2017, URL : http://lodel.irevues.inist.fr/pollution-atmospherique/index.php?id=5871

Auteur(s)

Talia BRUN

Chargée de projet SCOT, AXELERA

Cyril DARTIQUELONGUE

Chargé projets et innovation, AXELERA