Présentation
RÉSUMÉ
L’augmentation du gaz carbonique dans l’atmosphère est due en grande partie à l’activité humaine. En effet, cette teneur en gaz a subi une très forte croissance ces dernières années. Pour cette raison, la volonté de réduction des polluants atmosphériques est plus que jamais présente. Cette problématique permanente, abordée dans un contexte général, fait l’objet de cet article. Tout d’abord, la structure et les caractéristiques de la molécule sont rappelées. Puis différentes questions sont abordées, qu’elles traitent des sources d’émission, des impacts, de la métrologie, de la législation ou encore des solutions techniques existantes.
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Pierre LE CLOIREC : Professeur, directeur scientifique - École de chimie de Rennes (ENSCR)
INTRODUCTION
Effet de serre, réchauffement de la planète, fonte de la banquise ou de tel glacier... toutes ces expressions sont maintenant entrées dans le langage du grand public du fait de propos plus ou moins alarmistes transmis par les médias. Les principales molécules à effet de serre sont répertoriées et définies. On trouve, avec leur valeur de contribution : la vapeur d'eau pour 55 %, le dioxyde de carbone (CO2) pour 39 %, le méthane (CH4) 2 %, l'ozone (O3) 2 %, le protoxyde d'azote (N2O) 2 % ainsi que, dans une moindre part, les halocarbones (chlorofluorocarbones (CFC), fréon, perfluorométhanes) et l'hexafluorure de soufre (SF6) CO (dioxyde de carbone)[1]. Certains auteurs ne prennent pas en compte la vapeur d'eau et dans ce cas, bien sûr, les valeurs de répartition sont différentes. Dans ce présent dossier, nous nous intéresserons exclusivement au gaz carbonique dont l'augmentation dans l'atmosphère est due en grande partie à l'activité humaine. La figure 1, proposée par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), donne une évolution cyclique sur une très longue durée, et une forte croissance ces dernières années, de la teneur en gaz carbonique dans l'atmosphère. En 2005, la teneur moyenne en CO2 atmosphérique était de 379,1 ppm soit une augmentation de 2,9 % par rapport à 1993. Les conférences internationales de Rio et de Kyoto marquent une volonté de réduction des polluants atmosphériques. En 1997, le protocole de Kyoto impose aux 38 pays signataires de réduire de 5,2 % leurs émissions de gaz à effet de serre d'ici la période 2008-2012. Dans ce contexte, l'Union européenne a mis en place une directive, adoptée le 13 octobre 2003, prévoyant des quotas de rejets et des pénalités en cas de dépassement des engagements. Dans une approche écologique et/ou réglementaire, il est nécessaire de réduire les émissions de gaz à effet de serre et en particulier les rejets de dioxyde de carbone CO (dioxyde de carbone)[2] CO (dioxyde de carbone)[3]. C'est dans ce contexte général que sera abordée, dans ce dossier, la problématique du CO2.
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VERSIONS
- Version archivée 2 de janv. 2017 par Pierre LE CLOIREC
- Version courante de déc. 2022 par Pierre LE CLOIREC
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Conclusion5. Solutions techniques de traitement
Le traitement des rejets de CO2 fait appel à une chaîne d'étapes spécifiques qui peuvent être résumées sur la figure 3. Les émissions produites sont un mélange complexe de gaz carbonique mais aussi de vapeur d'eau, d'azote, d'oxygène... qu'il convient, dans un premier temps, d'enrichir ou, mieux encore, de séparer. La figure 3 présente des technologies utilisables pour des centrales thermiques importantes ou des sites industriels de grande dimension CO (dioxyde de carbone)[2]. Afin de minimiser les volumes et les coûts de transport, il est nécessaire de compresser le gaz. Enfin, pour le traitement, deux voies possibles sont actuellement favorisées : la valorisation et le stockage.
La valorisation correspond, ici, à l'utilisation du CO2 comme matière première.
5.1 Enrichissement, capture du CO2 dans les fumées
L'enrichissement ou la capture vise à séparer le CO2 des autres éléments constitutifs des fumées (essentiellement vapeur d'eau et azote) ou des flux de gaz.
La capture est une étape nécessaire pour au moins deux raisons :
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les fumées de combustion contiennent en moyenne entre 3 et 15 % de dioxyde de carbone. En séparant le CO2, il y a réduction des volumes à transporter et donc des coûts ;
-
les sites de stockage géologiques, adaptés au stockage de CO2, nécessitent un certain nombre de caractéristiques, ils sont donc limités. Il faut alors stocker le dioxyde de carbone seul afin d'optimiser les capacités de stockage existantes CO (dioxyde de carbone)[18].
En raison de leur coût d'investissement élevé, les techniques de captage du CO2 sont plus adaptées aux sources d'émissions importantes et concentrées qu'aux sources de faible flux. Les centrales électriques (et notamment celles fonctionnant à partir de charbon) ainsi que, dans une moindre mesure, quelques autres installations...
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Solutions techniques de traitement
En 2002, les États-Unis émettent près d'un quart des rejets de CO2 totaux. À cette même date, la part des émissions de la Chine et celle de l'Union européenne sont proches (tableau ) ; certaines études prévoient que la Chine sera le premier pays émetteur de CO2 d'ici 2009. Le taux de participation de la France est relativement faible : les rejets proviennent majoritairement du transport routier, des habitations et bâtiments du tertiaire, des industries (tableau ).
Pour une distance égale, le transport du CO2 par navire est plus avantageux économiquement (tableau ). Le stockage du CO2 peut présenter de fortes disparités (tableau ).
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Références
Centre interprofessionnel technique d'études de la pollution atmosphérique (CITEPA) - Inventaire des émissions de polluants atmosphériques en France. - CITEPA/CORALIE/Format SECTEN, (mise à jour février 2004) et site web http://www.citepa.org.
Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) - Rapport spécial du GIEC – Piégeage et stockage du dioxyde de carbone. - Conférence des parties à la convention-cadre des Nations unies sur les changements climatiques, 58 p. (2005), site web http://www.ipcc.ch/activity/srecs/IPPC%20F.pdf
BRGM...
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