Oxycombustion à émissions presque nulles

L’élévation du taux de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère figure au premier rang des facteurs contribuant aux changements climatiques. Le CO2 anthropique (c’est-à-dire le CO2 généré par les activités humaines) résulte de la combustion de combustibles fossiles associée notamment à la production d’électricité, aux moyens de transport et à la production industrielle. À l’heure actuelle, l’essentiel de l’énergie de la planète provient des combustibles fossiles et cet état de fait devrait perdurer pendant au moins quelques décennies. Afin de pouvoir continuer à utiliser des combustibles fossiles dans un souci d’efficience et de respect de l’environnement, des technologies à émissions presque nulles de CO2 sont à l’étude aux fins de démonstration et de déploiement dans des applications commerciales à grande échelle.

Il existe 3 méthodes principales permettant de réduire les émissions de CO2 issues des processus de conversion énergétique des combustibles fossiles, à savoir :

  • l’accroissement de l’efficacité des systèmes de conversion énergétique et le développement de centrales électriques et de cycles thermodynamiques plus efficaces
  • l’utilisation de combustibles de substitution, notamment de combustibles fossiles moins carbonés tels que le gaz naturel, ou le recours aux énergies renouvelables ou aux technologies nucléaires
  • la gestion du carbone par la mise au point et la mise en œuvre de technologies du charbon propre, ainsi que de captage et de stockage du CO2

À l’échelle planétaire, l’utilisation de technologies de captage et de stockage du CO2 combinée à une efficacité accrue des systèmes de conversion énergétique est l’une des solutions à court terme envisagées pour réduire les émissions de CO2 générées par la production d’énergie. Aujourd’hui, les technologies liées aux combustibles fossiles à émissions presque nulles emploient l’un des trois modes de captage du CO2 suivants : le captage précombustion, le captage postcombustion et l’oxycombustion.

Modes de captage du CO2

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Modes de captage du CO2

L’oxycombustion

L’oxycombustion est un procédé qui consiste à brûler des combustibles fossiles dans un mélange oxygène-gaz enrichi plutôt que dans de l’air. Il en résulte des gaz de carneau essentiellement composés de CO2 et de H2O (eau), ainsi qu’un taux particulièrement faible de particules impures telles qu’argon ou oxygène. De cette façon, l’oxycombustion offre la possibilité de capter le CO2 en employant des méthodes de compression physique directe et de refroidissement (par exemple, séparation/distillation à basses températures).

Oxycombustion

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Oxycombustion

L’oxycombustion présente plusieurs avantages :

  • un flux gazeux à forte concentration en CO2, prêt à être capté et stocké;
  • d’excellentes conditions en vue du contrôle intégré des émissions du fait de flux réduits de gaz de carneau;
  • taille/volume du système de combustion potentiellement cinq fois moindre qu’un système équivalent de combustion à l’air.

La nouvelle application de technologies d’oxycombustion aux systèmes de conversion énergétique de combustibles fossiles va permettre de développer de plus en plus de nouveaux concepts et de nouveaux systèmes, d’accroître l’efficacité des processus de combustion de base et de réduire leur empreinte écologique, notamment en ce qui concerne les émissions de gaz à effet de serre grâce au captage et au stockage du CO2.

Les recherches sur les systèmes d’oxycombustion entreprises par CanmetÉNERGIE portent principalement sur le développement de technologies d’oxycombustion de nouvelle génération, de programmes de modélisation de processus et de centrales électriques employant des technologies d’oxycombustion, ainsi que de turbines à gaz oxycombustibles à émissions presque nulles. Les nouveaux projets de recherche couvrent notamment des études d’expérimentation de procédé d’oxycombustion pour les combustibles disponibles et le développement de processus intégrés de production d’hydrogène et d’oxygène. Une importante équipe est impliquée dans ces recherches, qui s’appuient sur notre installation de recherche pilote composée d’un système de combustion vertical.

Le programme de CanmetÉNERGIE sur l’oxycombustion permet à nos clients industriels et autres parties concernées de collaborer à la mise au point et à l’évaluation de techniques de pointe et de nouveaux concepts d’installations applicables aux systèmes d’oxycombustion avec captage de CO2 existants et à venir. Le fruit de nos recherches appuie les initiatives des industriels dans ce domaine et devrait les aider à définir des méthodes de démonstration dans la perspective de l’exploitation commerciale au meilleur coût de systèmes de combustion à émissions presque nulles.