Captage, stockage et valorisation du CO2 dans les cimenteries
Les cimentiers déploient une stratégie bas carbone de grande ampleur pour répondre aux enjeux environnementaux. Pour réduire ses émissions de CO2, l’industrie cimentière relève le défi en misant sur sa capture, sa valorisation et son stockage. Découvrez les technologies innovantes à l’étude !
La baisse de l’empreinte carbone de l’industrie cimentière est un processus continu, depuis les années 90, elles ont baissé de 40%. Dans sa nouvelle feuille de route (publiée le 25 mai 2023), l’industrie cimentière prévoit une baisse des émissions de gaz à effet de serre (GES) de 50 % d’ici 2030. L’ensemble de la profession investit dans des projets de recherche, des démonstrateurs industriels, et le déploiement des technologies de rupture pour atteindre une réduction de 90 % des émissions en 2050.
Ces innovations très prometteuses s’appuient sur les technologies de CCS (Captage et Stockage de CO2) et de CCU (Captage et Utilisation de CO2).
Quelles sont les méthodes explorées pour réussir ce projet ambitieux ?
Les procédés chimiques pour capter le CO2
Pour commencer, il faut capter le CO2 à la source de production pour ensuite le valoriser ou le stocker dans le but de réduire l’empreinte carbone. Différents procédés chimiques sont étudiés pour capter le CO2.
La séparation des gaz
- Le lavage aux amines est le procédé chimique le plus utilisé permettant d’isoler le CO2 contenu dans les gaz d’exhaure (les fumées de combustion) libérés lors de la cuisson et du refroidissement du clinker. Ce projet prévoit de récupérer en moyenne 90 % du CO2 émis.
- La technologie membranaire. Une membrane sert de filtre et permet de retenir ou d’isoler le CO2.
La concentration des gaz
- La boucle de carbonate de calcium facilite en post-combustion la concentration de carbone libéré dans les flux gazeux lors de la combustion de carburants fossiles.
- Le projet Oxyfuel ou oxycombustion permet de concentrer le CO2 dans les fumées en remplaçant l’air par de l’oxygène pur dans la tuyère du four de la cimenterie.
- Le projet Leilac consiste à capturer le CO2 sous une forme pure lors de la combustion via un flux de gaz séparé.
Les procédés de captage sont prometteurs et certains sont déjà expérimentés et déployés sur des sites pilotes, comme le projet Leilac.
La valorisation du CO2 capté, un enjeu important
De nombreux projets sont en cours de finalisation ou sont testés à grande échelle sur site :
- Le Projet National FastCarb consiste à accélérer le phénomène chimique naturel, la carbonatation du béton. Cette capacité à absorber le CO2 est appliquée sur des granulats de béton recyclés dans un carbonateur où est injecté le CO2 directement sorti de la cheminée de la cimenterie. Deux sites pilotes testent ce principe.
- CimentAlgue. L’objectif est d’accélérer le développement de microalgues en valorisant la chaleur fatale de la cimenterie et le CO2. Cette plante aquatique comme la spiruline a besoin de chaleur et de 5 à 10 fois plus de CO2 au m2 qu’une plante terrestre pour sa photosynthèse. Elle est cultivée sous serre et un conduit apporte du four de la cimenterie les fumées contenant le CO2 et la chaleur fatale pour chauffer l’eau.
Un démonstrateur de 800m2 est installé dans une cimenterie dans l’Isère. - Carbon8 systems. Ce procédé permet de capter, stocker et valoriser simultanément le CO2. Ce système produit un granulat léger, riche en chaux et performant en termes d’isolation thermique.
Cette technologie équipe déjà une cimenterie dans l’Isère. - CarbonCure. Il s’agit d’injecter le CO2 dans le béton frais pour carbonater une partie du ciment. Cette solution permet de fabriquer un béton avec moins de ciment en conservant ses performances en valorisant le CO2.
- La méthanation : l’hydrogène produit par électrolyse de l’eau réagit avec le CO2 pour former du méthanol qui est ensuite utilisé comme carburant de synthèse.
Le stockage du CO2 capté
De nombreux projets de stockage se développent partout dans le monde, essentiellement dans des champs pétroliers et dans des cavités salines déplétées. En France, le BRGM étudie le potentiel de stockage de CO2 de plusieurs sites.
