Lavage aux amines

Le lavage aux amines est une méthode de captage du carbone à base de solvant qui convient aux industries fortement émettrices, telles que les centrales électriques, les usines de processus chimiques ou les aciéries. Lorsque plusieurs industries fortement émettrices sont regroupées, les systèmes de lavage aux amines peuvent être centralisés, une seule installation étant utilisée par plusieurs usines.

Tout d’abord, les gaz de combustion, également appelés gaz d’échappement, sont refroidis à une température légèrement supérieure à la température ambiante dans une tour de refroidissement. Ensuite, les gaz de combustion refroidis pénètrent dans la tour d’absorption où les amines, des adsorbants alcalins liquides, sont introduites. Le CO₂ des gaz de combustion se dissout dans les amines où il se retrouve piégé. Tous les autres gaz continuent à monter à travers la tour et sont évacués.

Les amines contiennent désormais une concentration élevée de CO₂. Pour la séparer, les amines sont transférées dans la tour de régénération, où elles sont chauffées sous vide à la vapeur. L’utilisation du vide permet d’abaisser le point d’ébullition des amines. La vapeur permet de libérer le dioxyde de carbone capté, désormais à un niveau de pureté très élevé. Les amines se dégradent à haute température. Ainsi, en abaissant leur point d’ébullition, les amines sont préservées et peuvent être réutilisées pendant de nombreuses années, si elles sont correctement traitées. La régénération des amines se traduit par un processus à la fois plus durable et plus rentable : les nouvelles amines sont coûteuses à l’achat et difficiles à éliminer.

L’étape finale consiste à transférer le CO₂ vers un réservoir de collecte. Une pompe à vide aspire le gaz capté de la tour de régénération dans le réservoir collecteur. Le dioxyde de carbone peut ensuite être transporté pour être réutilisé ou stocké, et les amines liquides retournent dans la tour d’absorption.

Processus à lit mobile

Le processus de captage du carbone à lit mobile est constitué de trois étages : le réacteur d’adsorption, le réacteur de désorption et le sécheur par adsorption. Dans ce processus, le CO₂ est collecté par des sorbants solides. Il s’agit de billes constituées d’un matériau poreux et saturées de solvant aminé, qui circulent dans les trois zones du système.

Réacteur d’adsorption
Le processus commence dans le réacteur d’adsorption. Ici, les gaz de combustion du processus industriel sont introduits et le CO₂ est adsorbé par le sorbant. Bien que la méthode soit différente, cette étape fonctionne exactement de la même manière que dans le processus de lavage aux amines : le dioxyde de carbone se dissout dans le solvant aminé où il est piégé.

Réacteur de désorption
Le sorbant solide chargé en CO₂ se déplace ensuite vers le réacteur de désorption. La vapeur est injectée dans le réacteur et se condense sur le sorbant solide, libérant le CO₂ qui peut alors être extrait.

Une pompe à vide raccordée côté refoulement du réacteur de désorption aspire le CO₂. Le gaz traverse la pompe à vide et pénètre dans le réservoir collecteur au niveau du refoulement. De là, il peut être transporté en vue de sa réutilisation ou de son stockage.

Sécheur par adsorption
Ensuite, le sorbant solide, désormais saturé d’humidité, est transporté dans le sécheur par adsorption. Une soufflante injecte l’air chaud dans le sécheur, réduisant ainsi sa teneur en humidité. Le sorbant solide est ensuite évacué du sécheur par adsorption, prêt à être réutilisé.

Adsorption modulée sous vide (VSA)

L’adsorption modulée sous vide (VSA), également appelée adsorption par inversion de pression ou à pression modulée (PSA) ou encore adsorption par inversion de pression sous vide (VPSA), est un processus de séparation du CO₂ qui suit les mêmes étapes générales que le processus à lit mobile : adsorption, désorption et régénération.

Adsorption
Tout d’abord, les gaz d’échappement sont transportés à haute pression à travers ce que l’on appelle un lit d’adsorption. Il s’agit d’un type de filtre composé d’un sorbant solide : un matériau poreux qui peut être à base d’amines, comme les autres méthodes de captage, ou il peut s’agir d’un autre composé, tel que le charbon actif ou la zéolite. Ce filtre capte de manière sélective les molécules de CO₂ tout en laissant passer les autres gaz.

Désorption
Une fois le CO₂ séparé du reste des gaz de combustion et le lit adsorbant saturé, du vide est appliqué dans la chambre. Par conséquent, la pression sur les molécules de dioxyde de carbone captées diminue, ce qui leur permet de se détacher, ou de se désorber du lit adsorbant et de retourner à l’état gazeux. Si, simultanément, la température est augmentée, le processus de désorption est encore plus efficace.

Régénération
Tout comme dans le processus de lavage aux amines, ce processus de libération du dioxyde de carbone régénère également le lit adsorbant à base d’amines, ce qui permet sa réutilisation.

Les molécules, présentant désormais un niveau de pureté élevé, peuvent ensuite être recaptures pour le transport ou le stockage.

Le captage du carbone à l’aide de membranes est une méthode évolutive adaptée aux processus faiblement ou moyennement émetteurs de dioxyde de carbone, tels que les processus de valorisation du biogaz ou les processus de raffinage pétrochimique. Le processus de captage par procédé membranaire utilise plusieurs membranes différentes. Elles agissent comme des filtres : le matériau de la membrane permet au CO₂ de la traverser facilement, contrairement aux autres gaz.

L’application de vide et de surpression sur ces membranes augmente l’efficacité globale du processus. Le vide et la surpression aident à maintenir une pression différentielle sur chaque membrane. La pression est réduite d’un côté de la membrane à l’aide d’une pompe à vide et augmentée de l’autre côté à l’aide d’une soufflante. Cela augmente le taux de perméation du CO₂ à travers la membrane.

Le captage à l’aide de membranes est généralement divisé en deux étapes distinctes, chacune avec plusieurs modules membranaires fonctionnant en parallèle. En filtrant deux fois, la quantité maximale de gaz de combustion peut être séparée et éliminée, ce qui permet d’obtenir une plus grande pureté du CO₂ récupéré.

Quelle que soit la méthode de captage du dioxyde de carbone employée, le CO₂ peut être utilisé ou stocké de manière permanente.

Utilisation

Le dioxyde de carbone est une ressource importante requise dans de nombreuses industries. Dans le monde, plus de 230 millions de tonnes de CO₂ sont nécessaires chaque année. Le plus gros consommateur est l’industrie des engrais, suivie par l’industrie du pétrole et du gaz, qui utilise le gaz dans le domaine de la récupération assistée du pétrole.

Cependant, il s’agit également d’un élément important dans d’autres applications commerciales. Le gaz est utilisé dans les systèmes d’extinction des incendies, dans les serres pour stimuler la croissance des plantes et dans la production d’aliments et de boissons.

En réutilisant le dioxyde de carbone qui serait sinon rejeté dans l’air, on créée un système plus circulaire et plus durable.

Stockage

La deuxième option concernant le dioxyde de carbone capté consiste à le stocker de manière permanente. Le dioxyde de carbone peut être stocké en profondeur dans la roche mère.

Pour cela, le CO₂ est tout d’abord mélangé à de l’eau pour créer de l’acide carbonique. Ce dernier est injecté très profondément sous la surface de la terre. L’acidité de l’eau carbonatée dissout les minéraux à l’intérieur de la roche basaltique, et leurs ions sont libérés dans l’eau.

Au fil du temps, ces ions réagissent et se lient au dioxyde de carbone. Il se minéralise et passe à l’état solide, ce qui signifie qu’il devient une partie de la roche elle-même.

Au bout de deux ans, plus de 90 % du mélange aura achevé ce processus. Ce qui assure une dernière demeure sûre et permanente au dioxyde de carbone, qui ne retournera pas dans l’atmosphère.

Transformation du CO2 en roche

Le captage direct dans l’océan est une autre méthode d’élimination du dioxyde de carbone de notre environnement naturel actuellement en cours de développement.

Les océans de notre planète sont des puits de carbone naturels : sur une période de plusieurs décennies, le CO₂ de l’air se diffuse et se dissout dans l’océan. La couche supérieure de l’eau de mer peut être traitée pour éliminer le dioxyde de carbone qu’elle contient. Une petite quantité (moins de 1 %) de l’eau captée est déviée et prétraitée pour créer un acide. L’acide est ensuite ajouté au reste de l’eau captée, où il déclenche un processus chimique permettant l’extraction du CO₂. L’eau est ensuite traitée pour restaurer son niveau de pH d’origine avant d’être reversée dans l’océan.

Ce processus permettrait à l’eau de l’océan d’absorber la même quantité de CO₂ que celle qui vient d’être captée, ce qui en ferait une solution très durable.

S’il était mis en œuvre, il s’agirait d’une méthode de captage du dioxyde de carbone extrêmement respectueuse de l’environnement, car il utilise uniquement l’eau de l’océan, n’implique aucun absorbant ou solvant et ne crée aucun sous-produit.

Différentes technologies de vide sont utilisées dans le captage du carbone, en fonction du type et des techniques employées.

Les pompes à vide sèches à vis, à becs et à anneau liquide peuvent toutes être utilisées pour le captage direct dans l’air (DAC), tandis que les méthodes de captage industrielles peuvent également utiliser des pompes à vide à palettes rotatives et à lobes rotatifs ainsi que des soufflantes à canal latéral.

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Le captage direct dans l’air (DAC) est une méthode de captage du carbone qui extrait le dioxyde de carbone directement de l’atmosphère.

Contrairement au captage industriel du carbone, ce captage n’a pas lieu sur le site des émissions, mais peut se faire n’importe où.

Le carbone peut ensuite être stocké de manière permanente sous la surface de la Terre ou être réutilisé dans les industries nécessitant du dioxyde de carbone dans leurs processus.

Les pompes à vide Busch sont utilisées dans les processus de captage du carbone dans le monde entier. Vous trouverez nos pompes à vide dans tous les types de technologies de captage du carbone, à la fois dans le captage industriel du carbone et dans le captage direct dans l’air.

Comme nos pompes à vide jouent un rôle décisif dans le captage et le stockage du carbone, nous contribuons ainsi à un monde plus écologique. Nos pompes garantissent l’élimination efficace du dioxyde de carbone de notre atmosphère, et sa réutilisation ou son stockage en toute sécurité.

Au lieu de se trouver à la source des émissions, l’installation de captage direct dans l’air (DAC) élimine le dioxyde de carbone préexistant de l’atmosphère.

Le système de captage n’a pas besoin d’être rattaché à une usine ou à une centrale électrique, ce qui signifie qu’il peut être situé n’importe où, de manière totalement indépendante des autres industries.

Le DAC est également un moyen de capter le carbone émis par des sources ne permettant pas l’installation d’un système direct, comme des véhicules, ainsi que de capter le carbone hérité, à savoir les émissions de dioxyde de carbone accumulées dans notre atmosphère au cours des nombreuses années précédant la mise en place de la technologie de captage du carbone.

Oui, le dioxyde de carbone capté dans les processus de captage du carbone, peut être réutilisé.

Le CO₂ est une ressource importante dans de nombreuses industries. Il est utilisé dans la production d’engrais et de systèmes d’extinction des incendies et est introduit dans les serres pour stimuler la croissance des plantes, pour n’en citer que quelques-unes.

En réutilisant le dioxyde de carbone qui serait autrement libéré dans l’air, un système plus circulaire et plus durable est créé.

Le captage du carbone permet de réduire les émissions de CO₂ et donc l’effet global que les centrales électriques existantes peuvent avoir sur notre atmosphère.

Un système de captage du carbone industriel peut être post-équipé sur une centrale électrique existante fonctionnant avec des combustibles fossiles.

Et avec un système de captage direct dans l’air (DAC), le captage du carbone peut aussi permettre d’éliminer les émissions antérieures de l’atmosphère.

Le captage du carbone est ainsi un moyen d’atténuer l’impact de nos technologies modernes pendant que le monde passe à une production d'énergie plus verte.