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2 Pourquoi chercher à valoriser le gaz carbonique ?

3 Le gaz carbonique sur terre

4 Le gaz carbonique: un déchet ou une ressource ?

5 Mais le gaz carbonique est-il vraiment recyclable?

6 Capter pour Séquestrer ou Valoriser
Source: article « puits de carbone », Wikipedia

7 Photosynthèse: captage-valorisation par la végétation
(*) « pentoses », « trioses », « tétroses », « heptoses » resp. à 5,3,4,7 carbones (**) deux «trioses» produisent un glucose final

8 La photosynthèse est un phénomène complexe !
Phase obscure Source: Wikipedia Phase claire Source: Wikipedia

9 Source: http://carbonengineering.com
Source: (*) même processus que celui utilisé par les cimenteries qui correspond à 3% des émissions de GES

10 Traitement Voie de valorisation Maturité Volume max Retour atmosphère
Traitement Voie de valorisation Maturité Volume max Retour atmosphère Pas de traitement 1 – récupération assistée des hydrocarbures Déjà exploité marginal Négligeable 2 – autre utilisation: gaz réfrigérant, etc Rapide Traitement chimique 3 – synthèse organique de 0.5 à 3% Assez lent 4 – minéralisation / carbonatation Long terme 100% ? (stock) ~1% (valo) Négligeable (stockage) Rapide (valorisation) 5 – hydrogénation / méthanation Court terme 10% (up to 50% ?) 6 – reformage à sec / production syngaz Moyen terme 10% 7 - électrolyse avec eau 8 – photoélectrocatalyse avec eau 9 – thermolyse avec eau Traitement biochimique 10 – microalgues en plein air 11 – microalgues en réacteurs 12 - biocatalyse

11 Utilisation industrielle actuelle - 150 Mt (0.5%)
(*) Pour la séquestration en général, le potentiel vu par l’AIE est de 20% des réduction d’émissions nécessaires à horizon 2050 (**) cf. catastrophe naturelle du lac de montagne à Nyos au Cameroun en 1970

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13 Etapes de la méthanisation de la biomasse
Remarque: Si la photosynthèse est un processus naturel de captage-valorisation de CO2, la méthanisation est processus naturel d’émission de GES Source: « Etude du démarrage de processus intensifs de méthanisation », thèse de R. Cresson, Université de Montpellier, 2006

14 Pilotes « Power to Gas » Source: http://jupiter1000.com
Source: « Power to gas system solution – Opportunities, challenges, parameters on the way to marketability », DENA, brochure du Power to Gas Strategy Platform Source:

15 Reformage du méthane

16 méthanation combustion complète reformage à la vapeur
méthanation combustion complète reformage à la vapeur oxydation partielle reformage sec water gas shift

17 Méthanol

18 Syngaz et procédés de Fischer-Tropsch

19 Biochar Procédé moderne de pyrolyse du bois
Pyrolyse, thermolyse, carbonisation: chauffage sans apport d’oxygène et sans émission de GES Evolution du procédé traditionnel de fabrication du charbon de bois (procédé de la meule) Analogue végétal de la pyrolyse du charbon (qui produit coke et syngas) Système Carbochar Source: Pronatura International.org Source: Biochar-International.org Source: Sustainable biochar to mitigate global climate change, Woolf et al, Nature Communications, 2010

20 RESSOURCES NON RENOUVELABLES RESSOURCES RENOUVELABLES
GROSSES INSTALLATIONS INDUSTRIELLES TRANSPORTS & USAGES DISPERSES AIR ELECTRICITE RENOUVELABLE carbone OCEANS carbone VEGETATION Carbone HUMUS biochar biochar & arbre miracle biomasse PRODUCTION HYDROGENE METHANATION REFORMAGE SEC SEQUESTRATION Aquifères profonds Réservoirs épuisés Minéralisation carburants liquides Un petit croquis pour tenter de résumer tout ça

21 Disponibilité des catalyseurs
Fer Grand métal indépendant Pas de problème de réserve à moyen terme Zinc Réserves critiques à moyen terme (15 ans ?) Nickel Métal indépendant Réserves pour 40 ans Cobalt Métal sous produit dépendant des mines de Nickel ou de cuivre Platine Métal précieux, sous produit de Nickel ou de cuivre, mais non dépendant Réserves insuffisantes pour équiper une flotte mondiale de véhicules à PaC à hydrogène Lanthane et Cérium « Terres rares » en fait pas de problème d’approvisionnement à moyen terme Produit actuellement par la Chine, pourrait être produit aux USA, en Afrique du Sud et Australie moyennant investissements lourds. Source: Quel futur pour les métaux ? par P. Bihouix et B. de Guillebon, EDP Sciences 2010

22 Quelques remarques pour conclure
Hormis les usages existants qui restent marginaux, il y a beaucoup d’effervescence R&D, quelques pilotes industriels de technologies quasi-matures, mais il n’y a pas encore de filière économiquement rentable pour le captage / séquestration ou valorisation à grande échelle La réglementation et le prix du carbone sont des paramètres importants pour la viabilité économique L’approche captage / valorisation produit de nouveaux carburants et entraîne très généralement un relargage rapide dans l’atmosphère Cela conduit à une sorte d’économie semi-circulaire des carburants Besoin énergétique important Dépendance sur l’énergie « plus propre » pour que cela ait un sens environnemental Synergie avec la production d’hydrogène Dépendance sur les métaux (catalyseurs: Fe, Ni, La, Zr, Zn, Co, Pt …) Question clé : peut-on assurer l’approvisionnement long-terme en catalyseurs ? Scénario de massification des ENR (rapport ADEME, scénario NEGAWATT): Question clé : peut-on assurer l’approvisionnement en matières premières (cuivre etc) pour les infrastructures à déployer ?

23 Références

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25 Microalgues en bassins ou en réacteurs
Source: Algae fuel, Wikipedia

26 Source: «  Carbonation of Ca-bearing silicates, the case of wollastonite: Experimental investigations and kinetic modeling », Daval et al, Chemical Geology, 2009

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