Photo de microcapsules capables de capturer le dioxyde de carbone des gaz d'échappement des centrales électriques. Crédit :John Vericella au Lawrence Livermore National Laboratory
Bien que l'utilisation des énergies renouvelables soit en augmentation, le charbon et le gaz naturel représentent toujours la majorité de l'approvisionnement énergétique des États-Unis. Même avec des contrôles de pollution, brûler ces combustibles fossiles pour produire de l'énergie libère une énorme quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère - aux États-Unis seulement, le charbon et le gaz naturel ont contribué 1, 713 millions de tonnes de CO
La recherche menée par l'Université de Pittsburgh et le Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) utilise la technologie des microcapsules qui peut rendre la capture du carbone post-combustion moins chère, plus sûr, et plus efficace.
"Notre approche est très différente de la méthode traditionnelle de capture du dioxyde de carbone dans une centrale électrique, " a déclaré Katherine Hornbostel, professeur adjoint de génie mécanique à la Pitt's Swanson School of Engineering. "Au lieu de faire couler un solvant chimique dans une tour (comme de l'eau dans une cascade), nous mettons le solvant dans de minuscules microcapsules."
Semblable à contenir un médicament liquide dans une pilule, la microencapsulation est un processus dans lequel les liquides sont entourés d'un revêtement solide.
"Dans notre conception proposée d'un réacteur de capture de carbone, nous emballons un tas de microcapsules dans un conteneur et y faisons circuler les gaz d'échappement de la centrale électrique, " a déclaré Hornbostel. " La chaleur requise pour les réacteurs conventionnels est élevée, ce qui se traduit par une augmentation des coûts d'exploitation de l'usine. Notre conception sera une structure plus petite et nécessitera moins d'électricité pour fonctionner, réduisant ainsi les coûts."
Les conceptions conventionnelles utilisent également un solvant amine agressif qui est coûteux et peut être dangereux pour l'environnement. La conception de microcapsules créée par Hornbostel et ses collaborateurs de LLNL utilise une solution fabriquée à partir d'un article ménager courant.
"Nous utilisons du bicarbonate de soude dissous dans l'eau comme solvant, " dit Hornbostel. " C'est moins cher, meilleur pour l'environnement, et plus abondant que les solvants conventionnels. Le coût et l'abondance sont des facteurs critiques lorsque vous parlez de réacteurs de 20 mètres ou plus de large installés dans des centaines de centrales électriques. »
Hornbostel a expliqué que la petite taille de la microcapsule donne au solvant une grande surface spécifique pour un volume donné. Cette surface élevée permet au solvant d'absorber le dioxyde de carbone plus rapidement, ce qui signifie que des solvants à absorption plus lente peuvent être utilisés. "C'est une bonne nouvelle, " dit Hornbostel, "parce qu'il donne aux solvants moins chers comme la solution de bicarbonate de soude une chance de rivaliser avec des solvants plus chers et corrosifs."
« La technologie et la conception de nos microcapsules proposées sont prometteuses pour la capture du carbone en post-combustion, car elles contribuent à rendre les solvants à réaction lente plus efficaces, ", a déclaré Hornbostel. "Nous pensons que la diminution du coût des solvants combinée à une structure plus petite et à des coûts d'exploitation inférieurs peut aider les centrales électriques au charbon et au gaz naturel à maintenir leurs bénéfices à long terme sans nuire à l'environnement."
Hornbostel a détaillé son modèle dans un article récent en Énergie appliquée , « Modélisation d'absorbeurs à lit compacté et fluidisé pour la capture du carbone avec une solution de carbonate de sodium micro-encapsulée » (DOI :10.1016/j.apenergy.2018.11.027).
