PROGRAMME ENERGIE du CNRS Thème 10: Combustion et capture du CO2 PRI 10.1 Capture par adsorption du CO2 de gaz de centrales thermiques et injection en gisement d’hydrocarbures

EQUIPES PARTICIPANTES  - Centre d’Energétique de l’Ecole des Mines de Paris (R.Gicquel, P.Rivière)  - Laboratoire d’Energétique et de Mécanique Théorique et Appliquée, INPL-UHP Nancy (R.Benelmir, R.Boussehain, M.Feidt)  - Institut des Matériaux et Procédés, CNRS, Perpignan (V.Goetz, X.Py)  - Laboratoire de Thermodynamique des Milieux polyphasés, INPL Nancy (J.N.Jaubert)  - Institut de Chimie de la Matière Condensée, Bordeaux (D.Bernard)  - Laboratoire des Sciences du Génie Chimique, CNRS, Nancy ( D.Tondeur, L.Luo, G.Grévillot, J.P.Corriou)

OBJECTIFS ET CADRAGE  Evaluer l’impact énergétique d’une filière originale de capture et séquestration  En préciser et modéliser les procédés  Développer des outils « génériques » pour cette évaluation  Options technologiques de départ:  Centrale de type IGCC (Puertollano)  Capture par adsorption modulée en pression  Injection en gisement d’hydrocarbures

INTERFACES ET INTERACTIONS (à développer)  Au sein du GAT 10, avec le fonctionnement des turbines à combustion  Au sein du Programme, avec le thème socio-économie  Industriels: EDF, IFP, L’Air Liquide…

I G C C  Integrated Gasification Combined Cycle  Gazéification de charbon ou combustible lourd Charbon + vapeur + oxygène => CO + H2 + impuretés  Intégration thermique poussée  Purification poussée des gaz (poussières, S, NOx…)  Turbines à vapeur ET Turbine à gaz à combustion  Rendements élevés (vers les 50%...)  Adéquat pour l’intégration d’un procédé de capture  Expérience européenne (Puertollano, Buggenum)  Expérience antérieure au CENERG, LSGC, LEMTA

Intégrer ici la conversion et la capture

DONNEES TYPIQUES IGCC Puissance: 300 MWe Rendement: 45% Charbon: 100 t/h Débit fumées: 2000 t/h Proportion molaire CO2: 8% CO2 rejeté: 240 t/h Soit 0,8 kg par kWhe Objectif possible: 0,1 kg/kWhe

CONVERSION DE CO EN CO2  Nécessaire si la capture de CO2 est en amont de la chambre de combustion  Réaction catalytique du gaz à l’eau: CO + H2O vap CO2 + H2 –  H  Problématique de l’autothermie, de l’intégration thermique, du bilan global  Problématique de la conversion partielle

CAPTURE DU CO2 PAR ADSORPTION  Technique éprouvée, robuste, compacte (potentiellement) pour la séparation de gaz  Positionnement par rapport aux procédés membranaires: existence de matériaux adéquats, séparation facile  Intégration énergétique propice  Intégration fonctionnelle à travailler  Recherche Matériaux et Conception de procédé

INJECTION EN GISEMENT D’HYDROCARBURES  Technique existante (Texas)  Pompage  Miscibilité, solubilité  Déplacement du pétrole, du gaz  Répartition du CO2 piégé et « récupéré »  Bilan global en CO2 piégé  Bilan énergétique global

EVALUATION GLOBALE  Dimensionnement des installations nouvelles  Simulation/optimisation de l’ensemble  Indice de rejet: kg CO2 par kWhe  Coût énergétique de capture: kWhe par kg  Identification d’alternatives et positionnement