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En anglais
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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The problem of CO2 is presented as a whole. This article describes the physical and chemical properties of CO2, its sources and impacts on health and the environment, and its identification and quantification in gaseous emissions. The regulations in force are discussed in relation to international agreements on climate. The technologies of separation, concentration, transport and storage are described. The recovery of CO2 is illustrated by examples. Technical and economic criteria are given for each step of these technologies designed to reduce emissions into the atmosphere.
Auteur(s)
-
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
DOI (Digital Object Identifier)
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Législation – Quotas
En anglais
4. Métrologie – Analyse
4.1 Échantillonnage – Prélèvement
Le mode de prélèvement utilisé dépend de la teneur en gaz cible à doser, de l’échantillon (effet matrice) ou encore de la présence d’autres éléments interférents. L’échantillonnage peut être réalisé de deux manières différentes : avec ou sans concentration préalable.
-
Si le niveau de CO2 dans le gaz est suffisant, une analyse directe peut être réalisée in situ. Cependant, un prélèvement s’effectue facilement dans des ampoules dans lesquelles le vide a été fait, ou dans des sacs de type Tedlar®, Mylar®… ; l’analyse est pratiquée alors en laboratoire externe.
-
Lorsqu’une préconcentration est nécessaire, plusieurs approches sont possibles. Les méthodes par absorption dans un liquide sont classiquement mises en œuvre en utilisant des solutions basiques de barbotage du type soude, potasse, baryte… Il est également possible de piéger le dioxyde de carbone par adsorption sur une phase solide ; par exemple, dans des tubes garnis de chaux sodée ou de gels imprégnés de substances basiques. Ces matériaux peuvent aussi donner une réaction colorée permettant une visualisation de la présence de CO2 à certaine teneur, voire une quantification sur l’échelle graduée de certains tubes (type Dräger®). Dans tous ces cas, il est nécessaire de mesurer avec exactitude le volume d’air passé (qui contient le dioxyde de carbone) afin de calculer sa concentration dans la phase gazeuse grâce à la mesure réalisée préalablement dans la phase de préconcentration, liquide ou solide.
4.2 Séparation – Quantification
Il existe de nombreuses méthodes de quantification du CO2 dans l’air ou dans les gaz. Celles-ci reposent sur la propriété acide du dioxyde de carbone (volumétrie, titrimétrie, néphélométrie, conductimétrie), sur des réactions colorées (spectrométrie dans le visible) ou sur son absorption dans l’infrarouge. Dans le cas de mélange de polluants, une séparation, par chromatographie en phase gazeuse, est parfois nécessaire avant une quantification par des détecteurs du...
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Métrologie – Analyse
BIBLIOGRAPHIE
-
(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
-
Valorisation du CO2 – Partie 1 : voies directes et voies avec transformation biologique.
-
Valorisation du CO2 – Partie 2 : voies directes et voies avec transformations chimiques.
-
Membranes semi-perméables – membranes de pervaporation.
-
Condensation des mélanges de vapeurs – Transfert de chaleur et de masse.
-
Nettoyage à sec des dispositifs médicaux par CO2 supercritique.
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...
NORMES
-
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
-
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.
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