Peut-être que le meilleur espoir de ralentir le changement climatique - capturer et stocker les émissions de dioxyde de carbone sous terre - est resté insaisissable en partie en raison de l'incertitude quant à sa faisabilité économique.

Afin de clarifier ce point, des chercheurs de l'Université de Stanford et de l'Université Carnegie Mellon ont estimé les besoins énergétiques impliqués dans une étape critique du processus.

leurs découvertes, publié le 8 avril dans Sciences et technologies de l'environnement, suggèrent que la gestion et l'élimination des saumures à haute salinité - un sous-produit de la séquestration souterraine efficace du carbone - imposeront des pénalités importantes en matière d'énergie et d'émissions. Leurs travaux quantifient ces pénalités pour différents scénarios de gestion et fournissent un cadre pour rendre l'approche plus économe en énergie.

« Concevoir de nouveaux systèmes d'infrastructure massifs pour le stockage géologique du carbone avec une appréciation de la façon dont ils se croisent avec d'autres défis d'ingénierie - dans ce cas, la difficulté de gérer les saumures à haute salinité - sera essentiel pour maximiser les avantages du carbone et réduire les coûts du système, " a déclaré l'auteur principal de l'étude Meagan Mauter, professeur agrégé de génie civil et environnemental à l'Université de Stanford.

Faire le ménage, l'avenir des énergies renouvelables ne se fera pas du jour au lendemain. L'un des ponts sur cette voie consistera à lutter contre les émissions de dioxyde de carbone - le principal gaz à effet de serre qui réchauffe la Terre - alors que l'utilisation de combustibles fossiles diminue. C'est là qu'intervient la séquestration du carbone. Alors que la plupart des climatologues s'accordent sur la nécessité d'une telle approche, les coûts du cycle de vie complet de l'infrastructure de stockage du carbone sont peu clairs.

Défi salé

Un aspect important de cette analyse est de comprendre comment nous allons gérer les saumures, eau salée hautement concentrée extraite de réservoirs souterrains pour augmenter la capacité de stockage de dioxyde de carbone et minimiser le risque de tremblement de terre. Les réservoirs salins sont les lieux de stockage les plus probables pour le dioxyde de carbone capturé car ils sont grands et omniprésents, mais les saumures extraites ont une concentration moyenne en sel près de trois fois supérieure à celle de l'eau de mer.

Ces saumures devront soit être éliminées par injection dans un puits profond, soit dessalées pour une réutilisation bénéfique. Le pompage souterrain – une approche qui a été utilisée pour les eaux usées de l'industrie pétrolière et gazière – a été lié à une fréquence accrue des tremblements de terre et a entraîné une réaction publique importante. Mais le dessalement des saumures est nettement plus coûteux et énergivore en raison, en partie, aux limites d'efficacité des technologies de dessalement thermique. C'est un indispensable, étape complexe avec un prix potentiellement énorme.

La grande image

La nouvelle étude est la première à évaluer de manière exhaustive les pénalités énergétiques et les émissions de dioxyde de carbone liées à la gestion de la saumure en fonction de divers transports de carbone, les scénarios de gestion des réservoirs et de traitement de la saumure aux États-Unis. les cibles les plus rentables pour le captage du carbone et leurs emplacements sont généralement représentatifs de l'emplacement des sources ponctuelles de dioxyde de carbone.

Peut-être sans surprise, l'étude a révélé des pénalités énergétiques plus élevées pour les scénarios de gestion de la saumure qui priorisent le traitement pour la réutilisation. En réalité, la gestion de la saumure imposera la plus grande pénalité énergétique post-capture et compression sur une base par tonne de dioxyde de carbone, jusqu'à un ordre de grandeur supérieur au transport du carbone, selon l'étude.

"Il n'y a pas de repas gratuit, " a déclaré l'auteur principal de l'étude, Timothy Bartholomew, un ancien étudiant diplômé en génie civil et environnemental à l'Université Carnegie Mellon qui travaille maintenant pour KeyLogic Systems, un entrepreneur pour le Laboratoire national de technologie énergétique du ministère de l'Énergie. "Même les solutions techniques au stockage du carbone imposeront des pénalités énergétiques et entraîneront des émissions de carbone. En conséquence, nous devons concevoir ces systèmes aussi efficacement que possible pour maximiser leurs avantages en matière de réduction de carbone. »

La route en avant

Des solutions peuvent être à portée de main.

La pénalité énergétique de la gestion de la saumure peut être réduite en privilégiant le stockage dans des réservoirs à faible salinité, minimiser le taux d'extraction de la saumure et limiter l'étendue de la récupération de la saumure, selon les chercheurs. Ils préviennent, cependant, que ces approches apportent leurs propres compromis pour les coûts de transport, pénalités énergétiques, capacité de stockage des réservoirs et taux sûrs d'injection de dioxyde de carbone dans les réservoirs souterrains. L'évaluation des compromis sera essentielle pour maximiser l'atténuation des émissions de dioxyde de carbone, minimiser les coûts financiers et limiter les externalités environnementales.

« Il y a des implications liées à l'eau pour la plupart des voies de décarbonation en profondeur, " dit Mauter, qui est également membre du Stanford Woods Institute for the Environment. "La clé est de comprendre ces contraintes avec suffisamment de détails pour concevoir autour d'elles ou développer des solutions d'ingénierie qui atténuent leur impact."