Captage du CO2 à partir des eaux usées : une étude démontre son potentiel industriel
Le processus imite l'altération naturelle des carbonates et pourrait être étendu à l'échelle mondiale sans consommation d'énergie importante.
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Les eaux usées industrielles alcalines provenant de la production d'acier ou de ciment sont idéales pour lier et séquestrer le dioxyde de carbone (CO₂) de manière chimique, sûre et à long terme. C'est le résultat d'une étude menée par le Helmholtz-Zentrum Hereon. Jusqu'à présent, ces eaux usées étaient rejetées dans les rivières sans que leur capacité de séquestration du CO2 ne soit exploitée. À l'avenir, elles pourraient neutraliser des millions de tonnes de CO₂, offrant ainsi une option intéressante et réalisable pour atténuer le changement climatique. L'étude a été récemment publiée dans la revue Environment, Science & Technology Letters.
Malgré l'accord de Paris sur le climat et toutes les mesures d'économie d'énergie, les émissions mondiales de CO₂ continuent d'augmenter. Les efforts actuels de protection du climat, tels que l'expansion de l'énergie solaire et éolienne, n'ont jusqu'à présent pas suffi à stopper ou même à inverser cette tendance. C'est pourquoi les experts en climatologie préconisent depuis plusieurs années l'élimination du CO₂ de l'atmosphère et son piégeage à long terme. L'accent est mis sur une méthode qui imite un processus naturel qui contrôle les niveaux de CO₂ dans l'atmosphère depuis des milliards d'années : l'altération des roches, qui lie chimiquement le CO2 dans ce que l'on appelle les carbonates, communément connus, par exemple, sous le nom de bicarbonate de soude. Les carbonates pénètrent dans l'environnement par l'altération des roches riches en calcaire. La pluie les entraîne dans les rivières et les océans, où ils réagissent avec le CO₂. De cette manière, le gaz à effet de serre CO2 reste chimiquement lié pendant de longues périodes et est éliminé de l'atmosphère. Les chercheurs de Hereon ont maintenant réussi à développer un processus à l'échelle industrielle basé sur ce principe, qui pourrait lier et séquestrer plusieurs millions de tonnes de dioxyde de carbone par an.
Réaction de l'acide carbonique
"Notre procédé est essentiellement basé sur une réaction dont beaucoup de gens se souviennent en classe de chimie : la neutralisation d'une base par un acide", explique le professeur Helmuth Thomas, directeur de l'Institut Hereon pour les cycles du carbone. Un exemple classique est la réaction de l'hydroxyde de sodium avec l'acide chlorhydrique, qui produit du sel de table. Le CO₂ se comporte de la même manière. Le CO₂ de l'air réagit avec l'eau pour former de l'acide carbonique. Lorsque cet acide carbonique réagit avec une base - un liquide alcalin - il se forme du bicarbonate, qui fixe le CO₂ dans l'eau à long terme. L'idée qui sous-tend le projet n'est pas d'utiliser des carbonates dérivés de la roche pour la réaction avec l'acide carbonique, mais plutôt des eaux usées industrielles alcalines. "Ces eaux usées alcalines sont produites en grandes quantités, par exemple dans la production de ciment ou d'acier", explique M. Thomas. Jusqu'à présent, elles étaient mélangées à de l'acide sulfurique ou chlorhydrique pour neutraliser la base avant d'être rejetées dans les rivières. En d'autres termes, le potentiel des eaux usées à fixer le CO₂ est resté totalement inexploité et semble avoir été gaspillé.
Mais que se passerait-il si, à l'avenir, les eaux usées alcalines étaient neutralisées avec du CO₂ - ou de l'acide carbonique - au lieu de l'acide sulfurique ? Cette méthode permettrait de lier chimiquement de grandes quantités de gaz à effet de serre sous forme de bicarbonate à l'échelle industrielle. La question en suspens était de savoir quelle quantité de dioxyde de carbone pouvait réellement être liée à l'aide de ce procédé. Pour y répondre, il a fallu faire appel à l'expertise chimique de Thomas, qui a calculé avec précision le taux de renouvellement du CO₂ pour de tels systèmes. Le résultat était clair : la neutralisation du CO₂ de cette manière est intéressante, d'autant plus que la consommation d'énergie des installations est faible. Les contraintes environnementales et réglementaires, notamment en ce qui concerne les conditions de pH, sont respectées grâce à l'adaptation automatique des eaux rejetées aux conditions initiales de la rivière réceptrice.
Potentiel mondial
Les experts discutent depuis un certain temps de la liaison chimique du CO₂ avec les carbonates. L'une des idées consiste à transporter la farine de roche des montagnes vers la mer par trains et camions, à la charger sur des navires et à la disperser dans l'océan. Mais l'effort logistique serait énorme. De plus, personne ne sait avec quelle efficacité ou rapidité les carbonates de la farine de roche réagiraient avec le CO₂ présent dans l'eau - ou s'ils couleraient tout simplement avant que la réaction ne se produise. Ce problème ne se pose pas dans une installation industrielle : la réaction se déroule entièrement sur place et le bilan de masse peut être calculé avec précision. "Ce qui est formidable, c'est que la technologie nécessaire est déjà disponible", déclare Helmuth Thomas. Elle pourrait être mise en œuvre immédiatement, contrairement à de nombreux autres concepts visant à réduire le CO₂ atmosphérique. Le potentiel est énorme : si toutes les eaux usées industrielles alcalines du monde étaient utilisées pour ce processus, environ 30 millions de tonnes de CO₂ pourraient être liées par an.
Une recherche de pointe pour un monde en mutation
La recherche scientifique du Helmholtz-Zentrum Hereon vise à préserver un monde digne d'être vécu. À cette fin, environ 1000 employés génèrent des connaissances et recherchent de nouvelles technologies pour une plus grande résilience et durabilité - au bénéfice du climat, de la côte et des personnes. Le chemin qui mène de l'idée à l'innovation passe par une interaction continue entre les études expérimentales, la modélisation et l'IA jusqu'aux jumeaux numériques qui cartographient les divers paramètres du climat et de la côte ou de la biologie humaine dans l'ordinateur. Il s'agit d'une approche interdisciplinaire qui va de la compréhension scientifique fondamentale des systèmes complexes aux scénarios et aux applications pratiques. En tant que membre actif de réseaux de recherche nationaux et internationaux et de l'association Helmholtz, Hereon aide la politique, les entreprises et la société à façonner un avenir durable en transférant l'expertise qu'elle a acquise.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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