Des fumées aux matières premières : récupérer le carbone issu du CO₂ issu de l'incinération des déchets
Le KIT et EEW Energy from Waste (EEW) souhaitent utiliser le CO₂ issu des gaz de combustion pour le procédé NECOC
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À l'avenir, le CO₂ issu de l'incinération des déchets pourrait servir de matière première pour des produits industriels, au lieu d'être rejeté dans l'atmosphère. À cette fin, des chercheurs de l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) préparent, en collaboration avec des partenaires, la mise en œuvre du procédé NECOC, qui transforme le CO₂ issu des gaz d’échappement en produits utilisables à des fins industrielles. Le ministère fédéral de l’Économie et de l’Énergie (BMWE) soutient ces travaux à hauteur de plus de cinq millions d’euros.
Malgré des optimisations continues des processus et des gains d’efficacité, les installations de traitement thermique des déchets du groupe EEW génèrent à la fois des émissions de CO₂ d’origine fossile et biogène. Dans le cadre du projet de recherche NECOC 2.0 (acronyme de « No Emissions through converting Carbon diOxide to Carbon »), le KIT étudie désormais, en collaboration avec EEW et d’autres partenaires, comment capturer directement le CO₂ à partir des gaz de combustion épurés, puis le valoriser sous forme de matière. Les connaissances acquises doivent servir de base à la planification d’une mise en œuvre à grande échelle.
« La gestion des émissions inévitables est une question cruciale tant pour la réussite de la protection du climat que pour la place économique », déclare le professeur Thomas Hirth, vice-président chargé du transfert de technologie et des relations internationales au KIT. « Avec NECOC 2.0, nous faisons un pas décisif vers la mise en œuvre pratique d’une solution développée au KIT. »
« Le captage du CO₂ est pour nous un élément essentiel pour l’avenir de la valorisation thermique des déchets. C’est pourquoi nous investissons de manière ciblée dans la recherche et le développement. En tant que coordinateur du consortium, nous apportons notre expérience industrielle au projet NECOC 2.0 et étudions, en collaboration avec nos partenaires, comment capturer le CO₂ des gaz de combustion et l’utiliser comme matière première », explique Timo Poppe, PDG d’EEW Energy from Waste.
Le CO₂ devient un produit à valeur ajoutée
Dans le procédé NECOC développé au KIT, le CO₂ capté réagit d’abord avec de l’hydrogène pour former du méthane. Celui-ci traverse ensuite un réacteur contenant de l’étain liquide, où il se décompose en ses composants, le carbone et l’hydrogène. L’hydrogène est réinjecté dans le processus de méthanisation, tandis que le carbone se présente sous forme de poudre fine pouvant remplacer le carbone fossile dans des applications industrielles. « Nous voulons capter le CO₂ et le transformer directement en une matière première utilisable », explique le Dr Benjamin Dietrich, de l’Institut des procédés thermiques (TVT) du KIT, qui a joué un rôle déterminant dans le développement du procédé NECOC. « Ce procédé ouvre la voie à une réduction des émissions de CO₂ issues de la valorisation thermique des déchets tout en fournissant du carbone pour des applications industrielles. »
De la recherche à l’installation pilote
Les différentes étapes du procédé ont déjà fait l’objet de recherches à différentes échelles. Dans le cadre de projets antérieurs, le KIT avait démontré la faisabilité technique de la conversion du CO₂ en carbone solide grâce au procédé NECOC. Une installation combinée mise en place en 2020 à l’Institut des technologies énergétiques thermiques et de la sécurité (ITES), au sein du laboratoire KALLA (laboratoire des métaux liquides) de Karlsruhe, a associé la méthanisation et la pyrolyse du méthane pour produire du carbone microgranulaire à partir du CO₂. Depuis 2026, les projets de transfert NECOC-BW (financé par le Land de Bade-Wurtemberg) et CO₂DCC (financé par le Land de Rhénanie-du-Nord-Westphalie) sont également en cours ; ils visent à développer des concepts d’application du procédé NECOC pour de grandes fonderies de fonte, dans des conditions limites très spécifiques à chaque site.
Avec NECOC 2.0, les partenaires du projet franchissent désormais une nouvelle étape : ils souhaitent tester la chaîne de procédés avec du CO₂ provenant directement d’un flux réel de gaz de combustion industriels et l’intégrer à une installation complète grâce à un système de captage. À cette fin, ils développent un concept pour la mise en œuvre de l’ensemble du procédé. Par ailleurs, les participants au projet examinent si le carbone récupéré peut, par exemple, être utilisé pour la fabrication de produits industriels tels que des électrodes de batterie ou des matériaux de construction.
À propos de NECOC 2.0
Le projet de recherche NECOC 2.0 rassemble le KIT, avec son Institut des procédés thermiques et son Institut des technologies énergétiques thermiques et de la sécurité (EEW), ainsi que l’Institut Fraunhofer des technologies et systèmes céramiques (IKTS). L’EEW étudie et teste le captage du CO₂ sur son site d’Eschbach ; le KIT travaille sur la méthanisation et la pyrolyse du méthane pour la production de carbone solide. Les chercheurs de l’IKTS du KIT étudient la fixation électrochimique du CO₂ sous forme de carbonates de calcium et de magnésium. Le ministère fédéral de l’Économie et de l’Énergie finance ce projet collaboratif à hauteur de plus de cinq millions d’euros au total.
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