Meilleures pratiques pour le transport et le stockage du dioxyde de carbone

Le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS) deviennent une stratégie de plus en plus courante pour gérer les émissions industrielles et prévenir les rejets de gaz à effet de serre (GES) de CO₂ nocifs dans l'atmosphère. Ces méthodes sont particulièrement attractives pour deux raisons principales :

• Conformité réglementaire : le CCUS permet aux industries qui ont des émissions élevées, comme le ciment ou l'acier, de répondre efficacement aux objectifs réglementaires
• Diminution des contraintes : la mise en œuvre du CCUS est particulièrement intéressante lorsque les possibilités de réduction des émissions de gaz à effet de serre au moyen de méthodes plus simples – par exemple améliorations fondamentales dans l'efficacité des process ou passage à des sources d'énergie renouvelable – sont limitées ou techniquement impossibles

Même si l'accent est mis sur le développement de méthodes efficaces de captage du carbone, des mesures importantes sont également nécessaires en aval pour traiter le CO₂ capté. Les étapes essentielles de ce processus sont les suivantes :

• La compression : après le captage, le CO₂ gazeux doit être comprimé, parfois jusqu'à un état liquide
• Le transport : le CO₂ est ensuite transporté en toute sécurité à un endroit soigneusement sélectionné, en vue de son utilisation ou son stockage
• La logistique : elle prend en compte de nombreux facteurs, dont la distance, la géographie, l'infrastructure existante, l'impact environnemental et le coût du transport

Actuellement, trois modes de transport principaux dominent le paysage industriel. Chaque méthode offre des avantages spécifiques en fonction de l'ampleur du projet et de l'emplacement géographique :

• Pipelines : l'option la plus établie et souvent la plus économique pour le transport de grands volumes de CO₂ sur de longues distances, terrestres notamment. Les pipelines de gaz naturel existantes peuvent être reconvertis pour réduire les coûts et l'impact environnemental, mais cela nécessite une évaluation minutieuse en raison des propriétés corrosives du CO₂ et des exigences de pression plus élevées. Alors que les pipelines de gaz naturel fonctionnent généralement jusqu'à environ 90 bar (1 300 psi), le transport du CO₂ peut nécessiter des pressions atteignant 150 bar (2 175 psi).
• Navires : la solution idéale pour le transport outre-mer jusqu'à des sites d'utilisation et de stockage lointains.
• Sur terre par camion et train : une solution flexible pour de petites quantités ou de courtes distances lorsque l'infrastructure de pipelines est limitée. Elle permet le transport entre des sites de captage, des installations de stockage ou des centres de regroupement, mais devient coûteuse sur de longues distances. Dans le cas des camions, elle accroît par ailleurs le trafic et les émissions de diesel.

Assurer un transport sûr et efficace du dioxyde de carbone implique de respecter les réglementations et normes de pureté. Même si les codes spécifiques varient selon la région, le dioxyde de carbone est classé comme matière dangereuse à des concentrations élevées. Son transport est soumis à des règles similaires à celles du gaz naturel, quelle que soit la région. Ces réglementations sont essentielles pour l'intégrité des conduites, la prévention des fuites et les protocoles d'intervention d'urgence.

De plus, la pureté du CO₂ joue un rôle essentiel, tant pour les applications finales en aval que pour la sécurité du transport. Les impuretés comme l'eau, le sulfure d'hydrogène et les oxydes d'azote peuvent représenter des risques majeurs, susceptibles de provoquer des réactions chimiques, de la corrosion, des défauts des produits et un endommagement de l'infrastructure.

Pour gérer ces risques, vous avez besoin de certitude en temps réel. Endress+Hauser fournit les instruments fiables et précis nécessaires pour surveiller le débit, la pression, la température, la qualité et la composition. Ceci vous aide à :

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Une fois capté et livré, le dioxyde de carbone doit être soit utilisé dans un process industriel, soit stocké en toute sécurité afin qu'il ne puisse pas se répandre dans l'atmosphère. Les lieux de stockage les plus fréquemment choisis sont des cavités souterraines, bien que la séquestration en eaux profondes suscite un intérêt croissant.

Le stockage du dioxyde de carbone dans des formations géologiques s'accompagne d'une injection en profondeur dans le sous-sol, souvent à plus d'un kilomètre sous la nappe phréatique, dans des sites soigneusement sélectionnés et surveillés. Les emplacements appropriés sont généralement des réservoirs souterrains préexistants, y compris des gisements pétroliers et gaziers épuisés, des aquifères salins profonds et des veines de charbon inexploitables. Ces formations de roches poreuses sont généralement fermées par une « roche couverture » non poreuse pour éviter la fuite de CO₂.

Le stockage souterrain a fourni une méthode sûre pour séquestrer le dioxyde de carbone pendant des milliers d'années.L'USGS (Institut d'études géologiques des États-Unis) estime que les États-Unis présentent des formations géologiques permettant de stocker environ 3 000 gigatonnes métriques de dioxyde de carbone. Toutefois, la sélection de sites de stockage appropriés nécessite d'importantes études et modélisations géologiques pour assurer l'intégrité des formations. Ce process vise également à minimiser les risques potentiels, tels que la sismicité induite et les impacts sur les ressources en eaux souterraines.

Bien que le stockage géologique reste l'option la plus viable à court terme, les chercheurs continuent à explorer d'autres pistes. La carbonatation minérale, par exemple, imite les processus géologiques naturels en faisant interagir du dioxyde de carbone avec des éléments terrestres pour former des minéraux carbonatés stables, qui séquestrent efficacement le carbone sur de longues périodes. Même si le stockage à long terme est prometteur, cette méthode est gourmande en énergie et fait face à des risques importants en termes de coût, d'évolutivité et d'accès aux ressources.

Une autre possibilité consiste à injecter le dioxyde de carbone dans des formations rocheuses sous les fonds marins. En Europe, la mer du Nord est par exemple en mesure de stocker environ 100 milliards de tonnes de CO₂ dans ses vastes couches de grès. Cela équivaut pratiquement à l'intégralité des émissions mondiales sur trois ans.

Une mesure et une surveillance précises avec les instruments adaptés sont essentielles dans toute la chaîne du CCUS pour garantir l'efficacité du process, la sécurité et l'intégrité environnementale. Pendant le transport, il est nécessaire de mesurer la pression, la température, le débit et la qualité du dioxyde de carbone dans les pipelines et les terminaux pour garantir un transport sûr ainsi que des transactions commerciales précises.

Quelle que soit la méthode de stockage choisie, une surveillance complète est cruciale pour garantir l'intégrité du site sur le long terme et empêcher tout rejet de CO₂ dans l'atmosphère. La surveillance efficace du dioxyde de carbone dans les réservoirs de stockage exige des technologies avancées et des systèmes sophistiqués de détection de gaz. Les opérateurs restent ainsi au courant de ses déplacements et de son comportement dans le sous-sol profond. Une mesure continue et robuste joue un rôle clé dans la détection précoce des éventuelles anomalies et fuites, en émettant rapidement des notifications pour que le personnel puisse intervenir et réduire les risques environnementaux.

Une fois le carbone capté, des décisions relatives à la destination du dioxyde de carbone et aux moyens d'y parvenir doivent être prises. Des recherches continues et des investissements importants des acteurs publics comme privés sont essentiels au développement des infrastructures de transport et de stockage nécessaires pour réduire les émissions de GES. Cela améliorera les capacités technologiques et la viabilité économique de l'équipement CCUS, facilitant ainsi sa généralisation dans l'industrie.

Le captage du CO₂ issu des flux de production industriels est une première étape cruciale dans la chaîne de création de valeur du CCUS. Toutefois, son succès à long terme repose sur le développement de solutions de transport, d'utilisation et de stockage durables, sûres et efficaces. Les principaux moyens de transport sont les pipelines, les véhicules terrestres et les navires ; les formations géologiques sont quant à elles idéales pour le stockage.

L'amélioration de l'efficacité et le développement d'autres options nécessitent une harmonisation entre les gouvernements, les fabricants, les chercheurs et les collectivités afin de répondre aux défis techniques, économiques, réglementaires et sociaux. Ces investissements devraient toutefois renforcer l'impact positif du CCUS sur la réduction des GES dans les prochaines décennies, aidant ainsi l'industrie à atteindre des objectifs « zéro émission nette » ambitieux pour un avenir plus durable.