Une nouvelle méthode de combustion de gaz supprimant le besoin d'une séparation de gaz coûteuse a été étendue avec succès. La nouvelle méthode a des pénalités d'efficacité gaz-vapeur beaucoup plus faibles que les technologies alternatives de capture du CO2, ainsi qu'un coût d'évitement de CO2 réduit de 60 % par rapport au lavage aux amines. Le consortium cherche déjà à l'étendre à la combustion de biomasse.

Bien que plus propre que la combustion du pétrole brut ou du charbon, les procédés actuels de combustion du gaz naturel génèrent encore du CO2 dans le cadre d'un mélange de fumées comprenant de l'azote, vapeur d'eau et autres substances.

Sous cette forme, le CO2 ne peut être ni stocké ni recyclé. Cela a poussé les chercheurs financés dans le cadre du projet SUCCESS (Industrial steam generation with 100 % carbon capture and insignificant efficacit-peinture—Scale-Up of Oxygene Carrier for Chemical-looping combustion using Environmentally SuStainable Materials) à rechercher une solution viable, méthode de combustion alternative qu'ils ont trouvée dans la « Combustion en boucle chimique » (CLC).

Qu'est-ce qui fait du CLC une solution à si haut potentiel pour le captage et le stockage du carbone ?

Le plus grand avantage de la technologie CLC est le fait que l'air et le carburant ne sont jamais mélangés, tandis que l'étape de séparation gaz-gaz à haute intensité énergétique (séparation du CO2 d'un flux de gaz d'échappement), ce qui est courant dans d'autres technologies de capture du carbone, est évité. Cela réduit considérablement la pénalité énergétique de la séparation du CO2.

Quel a été le rôle joué par SUCCESS dans son développement ultérieur ?

Le projet SUCCESS s'est concentré sur les deux aspects les plus importants de la technologie :la mise à l'échelle de la production de transporteurs d'oxygène et la mise à l'échelle de la conception du système de réacteur. L'objectif principal du projet consistait à préparer la technologie CLC pour la démonstration dans la gamme de puissance de combustible de 10 MW. Dans ce but, les procédés de production de matériau porteur d'oxygène ont été étendus à l'échelle de plusieurs tonnes et un concept de réacteur adapté à cette taille a été présenté.

Quelles ont été les principales difficultés que vous avez rencontrées et comment les avez-vous surmontées ?

Les principales difficultés résidaient dans la mise à l'échelle du matériau porteur d'oxygène de l'échelle du laboratoire à l'échelle de plusieurs tonnes. Cette mise à l'échelle comprend deux aspects critiques :l'identification des matières premières disponibles à l'échelle/quantités industrielles et la mise à l'échelle du processus de production lui-même.

La production à grande échelle de matériau porteur d'oxygène est réalisée à l'aide de matières premières qui contiennent plus d'impuretés que les produits chimiques propres utilisés à l'échelle du laboratoire. L'enjeu est d'identifier les impacts de ces impuretés sur le produit final et de sélectionner la matière première la plus adaptée. Ces problèmes ont été résolus au cours du projet, et la production de matériaux a été augmentée avec succès avec la production de 3,5 tonnes de matériaux.

L'approche consistait en l'optimisation itérative de la production à grande échelle, c'est-à-dire un retour d'information régulier pendant le processus de mise à l'échelle à partir des tests dans des unités pilotes. Cependant, nous voyons encore un potentiel supplémentaire d'optimisation du processus de production, conduisant à des matériaux plus performants.

Comment s'est passée la phase de validation ?

La phase de validation s'est très bien passée. Les matériaux produits ont été testés dans plusieurs unités pilotes de 10 kW à 1 MW. Le fonctionnement avec ces matériaux a été un succès dans toutes les unités. La comparaison avec les matériaux de référence montre que les performances du matériau mis à l'échelle sont similaires à celles du matériau de référence.

Qu'avez-vous appris concernant le potentiel commercial de CLC?

L'analyse technico-économique de la technologie a montré que le plus grand potentiel de CLC des combustibles gazeux, comme le gaz naturel ou le gaz de raffinerie, est dans la production de vapeur industrielle. Nous avons également vu à quel point il est essentiel de franchir le pas pour passer à l'échelle suivante (de l'ordre de 10 MW) pour acquérir une expérience opérationnelle à long terme avec la technologie CLC.

Avez-vous des plans de suivi?

Sur la base des résultats du projet, nous sommes convaincus que la technologie est prête pour une démonstration à l'échelle suivante. Il y a, cependant, pas encore de plans de suivi spécifiques pour les projets de démonstration.

Il serait également très intéressant de développer la technologie CLC pour l'utilisation de la biomasse vers une production d'énergie en dessous de zéro émission. Compte tenu du bilan carbone restant pour une augmentation inférieure à 2 °C, Bio Energy CCS (BECCS) prend de plus en plus d'importance. Cela a également été souligné dans le dernier rapport d'évaluation du GIEC. Nous voyons un grand potentiel pour CLC dans ce domaine.