Installation CLC - avec Robert Pachler et Stephan Piesenberge
Comment brûler du gaz naturel sans rejeter de CO2 dans l'air ? Cet exploit est réalisé en utilisant une méthode de combustion spéciale que TU Wien étudie depuis des années :la combustion en boucle chimique (CLC). Dans ce processus, Le CO2 peut être isolé lors de la combustion sans avoir à utiliser d'énergie supplémentaire, ce qui signifie qu'il peut ensuite être stocké. Cela l'empêche d'être libéré dans l'atmosphère.
La méthode avait déjà été appliquée avec succès dans une installation d'essai avec une puissance de combustible de 100 kW. Un projet de recherche international a maintenant réussi à augmenter considérablement l'échelle de la technologie, créant ainsi toutes les conditions nécessaires pour permettre la construction d'une installation de démonstration entièrement fonctionnelle dans la gamme des 10 MW.
Isoler le CO2 des autres gaz de combustion
Il est beaucoup plus propre de brûler du gaz naturel que de brûler du pétrole brut ou du charbon. Cependant, le gaz naturel a l'énorme inconvénient de générer du CO2 lors de la combustion, qui a un effet néfaste sur le climat. Le CO2 fait généralement partie du mélange de fumées, avec l'azote, vapeur d'eau et autres substances. Sous cette forme mixte, le CO2 ne peut être ni stocké ni recyclé.
« Dans les installations avec lesquelles nous travaillons, cependant, le processus de combustion est fondamentalement différent, " explique Stefan Penthor de l'Institut de génie chimique de la TU Wien. " Avec notre méthode de combustion, le gaz naturel n'entre pas du tout en contact avec l'air, parce que nous divisons le processus en deux chambres distinctes."
Installation CLC à TU Wien. Crédit :Université de technologie de Vienne
Un granulé d'oxyde métallique circule entre les deux chambres et est chargé de transporter l'oxygène de l'air au carburant :« Nous pompons de l'air à travers une chambre, où les particules absorbent l'oxygène. Ils passent ensuite à la deuxième chambre, qui est traversé par du gaz naturel. C'est ici que l'oxygène est libéré, puis là où se produit la combustion sans flamme, produisant du CO2 et de la vapeur d'eau, " explique Penthor.
La séparation en deux chambres signifie qu'il y a aussi deux flux de gaz de combustion séparés à traiter :de l'air avec une concentration réduite en oxygène est évacué d'une chambre, vapeur d'eau et CO2 de l'autre. La vapeur d'eau peut être séparée assez facilement, laissant du CO2 presque pur, qui peuvent être stockés ou utilisés dans d'autres applications techniques. « Le stockage souterrain à grande échelle de CO2 dans d'anciens réservoirs de gaz naturel pourrait être très important à l'avenir, » estime Stefan Penthor. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) des Nations Unies considère également le stockage souterrain du CO2 comme une composante essentielle de toute future politique climatique. Le CO2 ne peut être stocké que s'il a été séparé aussi pur que possible, comme c'est le cas avec la nouvelle méthode de combustion CLC.
En séparant les deux flux de fumées, il n'est plus nécessaire de nettoyer le CO2 des fumées, économisant ainsi beaucoup d'énergie. Malgré tout cela, l'électricité est produite de la manière habituelle et la quantité d'énergie libérée est exactement la même que celle produite lors de la combustion du gaz naturel de manière conventionnelle.
Installation du CLC. Crédit :Université de technologie de Vienne
Mise à l'échelle réussie
Plusieurs années se sont écoulées depuis que la TU Wien a pu démontrer pour la première fois sur une installation d'essai que la méthode de combustion CLC fonctionne. Maintenant, le grand défi était de reconcevoir le processus afin qu'il puisse être transféré à des installations à grande échelle qui seraient également économiquement viables. Non seulement l'ensemble de la conception de l'installation a dû être révisé, de nouvelles méthodes de production des particules d'oxyde métallique ont également dû être développées. « Vous avez besoin de plusieurs tonnes de ces particules pour une grande installation, la faisabilité économique du concept dépend donc de manière significative de sa capacité à les produire facilement et à un degré de qualité suffisamment élevé, " dit Stefan Penthor.
Le projet de recherche SUCCESS travaille sur des questions comme celle-ci depuis maintenant trois ans et demi. TU Wien a coordonné le projet, impliquant 16 établissements partenaires de toute l'Europe, et entre eux, le groupe a réussi à résoudre toutes les questions techniques importantes. La conception révisée de l'installation était basée sur deux brevets de technologie de lit fluidisé détenus par TU Wien. « Nous avons atteint notre objectif :nous avons développé la technologie à un point tel que le travail sur une installation de démonstration de la gamme 10 MW peut commencer n'importe quel jour, " dit Stefan Penthor. Cependant, cette prochaine étape n'en est pas une pour les instituts de recherche; ce qu'il faut maintenant, ce sont des investisseurs privés ou publics. Le succès de la technologie dépendra également de la volonté politique et des conditions qui prévaudront dans l'industrie énergétique du futur. En outre, cette prochaine étape est également importante car c'est le seul moyen d'acquérir l'expérience nécessaire pour pouvoir utiliser la technologie à l'échelle industrielle sur le long terme.
En attendant, l'équipe de recherche de la TU Wien a déjà jeté son dévolu sur son prochain objectif scientifique :« Nous voulons développer davantage la méthode afin qu'elle puisse brûler non seulement du gaz naturel, mais la biomasse aussi, " dit Penthor. " Si la biomasse était brûlée et le CO2 séparé, non seulement ce serait un processus neutre en CO2, cela réduirait même la quantité totale de CO2 dans l'air. Ainsi, vous pourriez produire de l'énergie et faire quelque chose de bien pour le climat mondial en même temps."
