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RÉSUMÉ
La problématique du CO2 est abordée dans son ensemble. Cet article décrit les propriétés physico-chimiques de la molécule, les sources et les impacts du CO2 sur la santé et l’environnement ainsi que son identification et sa quantification dans les émissions gazeuses. La législation est abordée en relation avec les accords internationaux sur le climat. Les grandes technologies de séparation, de concentration, de transport et de stockage sont décrites. La valorisation du CO2 est illustrée par quelques exemples. Des données technico-économiques permettent d’apprécier chaque étape de l’approche technologique de réduction des émissions dans l’atmosphère.
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Pierre LE CLOIREC : Professeur, directeur honoraire de l’ENSCR - École nationale supérieure de chimie de Rennes, France
INTRODUCTION
Effet de serre, réchauffement de la planète, augmentation du niveau de la mer, fonte de la banquise ou de glaciers…, 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 conférences internationales de Rio (1992) et de Kyoto (1997) (COP3 – 38 pays signataires) marquent une volonté de réduction des polluants atmosphériques. En 1997, le protocole de Kyoto imposait 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 émis une directive, adoptée le 13 octobre 2003, prévoyant des quotas de rejets et des pénalités en cas de dépassement des engagements. La France a diminué ses émissions de CO2 d’environ 15 % et de 6 % respectivement par rapport aux années 1990 et 2010 . En décembre 2015, la COP21 (21e Conférence des Parties), regroupant 195 pays, tenue à Paris, a permis une discussion entre États et de générer un texte d’accord avec, en particulier, une limite à 2 °C de la hausse des températures en 2100. Ceci entraîne une diminution drastique (− 25 % en 2030) des gaz à effet de serre (GES) présents dans les émissions dues à l’activité humaine.
Basées sur les données françaises, les principales molécules à effet de serre (GES) sont répertoriées et définies. On trouve, avec leur valeur de contribution sur l’effet de serre, 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, pour une moindre part, les halocarbones (chlorofluorocarbones (CFC), fréon, perfluorométhanes) et l’hexafluorure de soufre (SF6) . Certains auteurs ne prennent pas en compte la vapeur d’eau et dans ce cas, bien sûr, les valeurs de répartition sont différentes. Il convient de bien spécifier que, dans les bilans et les données publiées, l’ensemble des GES est généralement donné en tonne équivalent CO2 (tCO2 eq). Dans ce présent article, nous nous intéresserons exclusivement au gaz carbonique (tCO2).
Dans une approche écologique et/ou réglementaire, il est nécessaire de contrôler et de réduire les émissions de gaz à effet de serre et en particulier les rejets de dioxyde de carbone . C’est dans ce contexte général que sera abordée, dans cet article, la problématique du CO2.
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VERSIONS
- Version archivée 1 de janv. 2008 par Pierre LE CLOIREC
- Version archivée 2 de janv. 2017 par Pierre LE CLOIREC
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Conclusion
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6. Captage, séparation, concentration, stockage et valorisation
Le traitement des rejets de CO2 fait appel à une chaîne d’étapes spécifiques qui peuvent être schématisées par la figure 5. Afin de minimiser les rejets de GES dans l’atmosphère, le captage du CO2 est la première étape. Il existe plusieurs approches possibles suivant les opérations décrites ci-après :
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le captage et stockage du CO2 (CSC) ;
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le captage et utilisation du CO2 (CCU) ;
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le captage direct du CO2 de l’air (DAC) ;
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le captage du CO2 sur des unités de biomasse-énergie (BECCS).
En France, en 2017, les émissions de CO2 étaient comprises entre 347 Mt et 465 MtCO2 selon le périmètre de comptabilisation choisi, dont 107 Mt/an provenaient de 1092 sites classés ETS (European Traiding Scheme de l’UE). Sur ces sites, le volume de captage minimal avait pour seuil 0,1 MtCO2/an et si l’on exclut la production d’électricité des centrales à charbon des sites en voie de fermeture (2023-2025), on obtient au maximum 65 MtCO2/an. Sur ce flux, seule une partie est « captable » soit 51 MtCO2/an. De fait, il faut noter que le potentiel de captage et de stockage de CO2 est relativement faible. Il serait de 43 Mt/an sans contrainte et de 24 MtCO2/an avec des contraintes (transports, sites peuplés, accessibilités…) .
Les émissions produites, par exemple lors de la combustion de produits fossiles, 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 6 présente des technologies utilisables pour des centrales thermiques importantes ou des sites industriels de grande dimension ...
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Captage, séparation, concentration, stockage et valorisation
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - Centre interprofessionnel technique d’études de la pollution atmosphérique (CITEPA) - Inventaire des émissions de polluants atmosphériques en France. - CITEPA/CORALIE/Format SECTEN, et site web http://www.citepa.org (mise à jour 2021).
-
(2) - 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., site web http://www.ipcc.ch/activity/srecs/ IPPC % 20F.pdf (2005).
-
(3) - Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) - Changement climatique 2014, Rapport de synthèse, Résumé à l’intention des décideurs. - 40 p., site web : http://www.developpement-dura-ble.gouv.fr/IMG/pdf/ONERC_Resume_decideurs_SYR_AR5_fr_non_officielle_V6.pdf (2014).
-
(4) - Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) - Rapport du GIEC Climate Change. - Rapport de synthèse, Résumé à l’intention des décideurs, 35 p., http://www.ipcc.ch/ (2022).
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DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
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Valorisation du CO2 – Partie 1 : voies directes et voies avec transformation biologique.
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Valorisation du CO2 – Partie 2 : voies directes et voies avec transformations chimiques.
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Membranes semi-perméables – membranes de pervaporation.
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Condensation des mélanges de vapeurs – Transfert de chaleur et de masse.
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Nettoyage à sec des dispositifs médicaux par CO2 supercritique.
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NORMES
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Qualité de l'air – Évaluation de l'aptitude à l'emploi d'une procédure de mesurage par comparaison avec une incertitude de mesure requise. - NF EN ISO 14956 - 2002
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Essais de comportement au feu – Analyse des effluents gazeux – Partie 1 : méthodes d'analyses des gaz provenant de la dégradation thermique. - NF X70-100-1 - 2006
-
Gaz à effet de serre – Exigences de compétence pour les équipes de validation et les équipes de vérification de gaz à effet de serre. - NF ISO 14066 - 2011
-
Lignes directrices pour l'analyse des gaz et des vapeurs dans les effluents du feu par spectroscopie infrarouge à transformée de Fourier (IRTF). - NF ISO 19702 - 2016
-
Gaz à effet de serre – Partie 1 : spécifications et lignes directrices, au niveau des organismes, pour la quantification et la déclaration des émissions et des suppressions des gaz à effet de serre. - NF EN ISO 14064-1 - 2019
-
Gaz à effet de serre – Partie 2 : spécifications et lignes directrices, au niveau des projets, pour la quantification, la surveillance et rédaction de...
ANNEXES
(Liste non exhaustive)
Arrêté du 2 février 1998 relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation (Journal officiel du 3 mars 1998).
Directive 1999/13/CE du Conseil de l’Union européenne du 11 mars 1999 relative à la réduction des émissions de composés organiques volatils dues à l’utilisation de solvants organiques dans certaines activités et installations (Journal officiel des Communautés européennes, 29 mars 1999).
Arrêté du 3 avril 2000 relatif à l’industrie papetière (Journal officiel du 17 juin 2000).
Arrêté du 29 mai 2000 portant modification de l’arrêté du 2 février 1998, Journal officiel du 3 mars 1998, relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation (Journal officiel du 13 août 2000).
Décision n° 2002/358/CE du Conseil de l’Union européenne du 25 avril 2002 relative à l’approbation du protocole de Kyoto et l’exécution conjointe des engagements qui en découle.
Directive...
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