Captage, utilisation et stockage du carbone : Réaliser des économies d'échelle

Le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CCUS) sont reconnus depuis longtemps comme un moyen important de réduire les émissions de dioxyde de carbone et font partie intégrante des mécanismes nécessaires pour atteindre les objectifs de l'engagement climatique de Paris. Le GIEC et l'AIE, par exemple, ont fait valoir que le CCUS offre des résultats tangibles en matière de décarbonisation, et peut contribuer à la compétitivité industrielle et à de nouvelles opportunités économiques.

Pendant de nombreuses années, cependant, le CCUS a été considéré comme trop coûteux ou insuffisamment testé pour être appliqué à grande échelle. Des inquiétudes quant à la sécurité du transport du dioxyde de carbone et de son stockage à long terme ont également contribué à la lenteur de l'adoption du CCUS. Si certains projets industriels à grande échelle ont fonctionné avec succès, la technologie n'a pas été largement déployée à grande échelle.

Nouvelle urgence, nouvelles opportunités

Ce tableau est toutefois en train de changer. La nécessité d'une action urgente pour réduire les émissions de carbone a fait prendre conscience de la nécessité d'un portefeuille de technologies pour lutter contre le changement climatique : dans de nombreuses juridictions, le CCUS est désormais considéré comme une nécessité plutôt qu'une option, en particulier dans les secteurs où les émissions sont difficiles à réduire (comme le ciment, l'acier et les produits chimiques). Ces secteurs difficiles à réduire peuvent maintenant tirer parti du CCUS pour accélérer leurs réductions d'émissions, contrairement aux secteurs où il est plus facile de modifier les processus pour réduire les émissions. L'augmentation du coût du carbone a amélioré le seuil de rentabilité des solutions de stockage. De nombreux autres projets CCUS sont désormais prévus ou en cours en Europe, en Amérique du Nord et dans d'autres régions du monde.

Une partie intégrante de notre approche

Nos technologies CCUS - regroupées sous le nom de 'Cryocap™' - représentent l'une des nombreuses solutions de gestion du carbone que nous proposons à nos clients. Elles font partie intégrante de la stratégie de décarbonisation du groupe Air Liquide, tant dans nos propres activités que dans le soutien à la transition énergétique de nos clients. Nous travaillons désormais activement à la capture des émissions de CO2 de nos propres usines, avec 3 projets internes en Europe du Nord (projet Porthos CCS à Rotterdam, Antwerp@C et notre partenariat avec TotalEnergies pour développer la production d'hydrogène bas carbone dans le bassin industriel normand, tout en accompagnant nos clients dans leur démarche de décarbonisation. Chez Air Liquide, nous visons la neutralité carbone d'ici 2050, avec des étapes intermédiaires importantes en 2025 et 2035 :

• commencer à réduire les émissions absolues de CO2 vers 2025.

• réduire nos émissions de CO2 de portée 1 et 2 d'un tiers d'ici 2035 par rapport à 2020.

Le processus CCUS

Les étapes clés du CCUS impliquent le captage des émissions de CO2, qui peuvent être captées à partir d'un large éventail de processus industriels tels que la métallurgie, la fabrication de ciment, la production d'ammoniac et d'hydrogène, la fermentation, la combustion et le raffinage des hydrocarbures, etc. La récupération du CO2 et sa purification et liquéfaction ultérieures dépendent de facteurs tels que les coûts de l'électricité et de la vapeur, les caractéristiques du flux de CO2 à l'entrée et les conditions de sortie du CO2 prévues.

Une fois capté et purifié, le CO2 peut être séquestré dans des formations géologiques telles que des champs pétrolifères épuisés, des filons de charbon ou des aquifères en eaux profondes, ou peut se minéraliser dans des formations rocheuses souterraines basaltiques. Il peut également être utilisé sous forme gazeuse ou liquide : il peut être recyclé pour un large éventail d'utilisations, notamment la production de systèmes de réfrigération, de systèmes de soudage, de procédés de traitement de l'eau, d'extincteurs et de boissons gazeuses. Il peut également être utilisé pour produire des carburants synthétiques - y compris des carburants d'aviation durables.

Les technologies Cryocap™ d'Air Liquide

Notre gamme de technologies Cryocap™ s'appuie sur notre longue expérience de la gestion du CO2, depuis le captage, la purification, la liquéfaction, jusqu'au stockage et au transport. Nous avons également l'expérience de la valorisation du CO2 récupéré et de sa mise à disposition de divers marchés, dont l'industrie agroalimentaire, le traitement de l'eau, les produits chimiques et autres - sous forme liquide, solide ou gazeuse.

Les technologies Cryocap™ s'appuient sur notre expérience de pointe dans le domaine de la cryogénie - dans laquelle les gaz sont séparés à des températures basses, inférieures à la température ambiante. La technologie peut être adaptée à des applications spécifiques en combinaison avec d'autres technologies Air Liquide, notamment l'absorption par des solvants, l'utilisation de membranes et l'adsorption à pression alternée (PSA). Cryocap™FG, par exemple, capte le CO2 des gaz de combustion à l'aide d'une technologie unique sans solvant basée sur la combinaison de l'adsorption et de la cryogénie. Il est particulièrement bien adapté aux cas où les gaz de combustion ont une teneur en CO2 supérieure à 15 %, dans des procédés tels que la production de ciment, et convient également au reformage du méthane à la vapeur et au craquage catalytique fluide (CCF). Le procédé assisté par PSA peut générer du CO2 gazeux ou liquide à partir des gaz de combustion en une seule étape, avec un taux de capture de 85 à 95 %. Cryocap XLL™ permet une liquéfaction du CO2 à grande échelle, d'environ 700 à 7 000 tonnes par jour. Des conceptions flexibles et compactes permettent de personnaliser les usines à la taille appropriée, avec des OPEX très faibles et des taux de récupération du CO2 très élevés.

Globalement, les technologies Cryocap™ minimisent l'empreinte carbone totale. Outre son efficacité intrinsèquement plus élevée par rapport aux technologies à base de solvants, les émissions sont minimisées par l'utilisation de l'électricité plutôt que la production de chaleur thermique (qui entraîne généralement une augmentation des émissions de dioxyde de carbone dues à la production de vapeur). Lorsque l'électricité générée est issue de sources renouvelables, les émissions évitées sont encore plus importantes. Cryocap™ maximise le CO2 évité en réduisant les émissions indirectes de CO2 et offre des taux de récupération de CO2 élevés, jusqu'à 95 %.

Les éléments technologiques sont très efficaces, et se caractérisent par l'intégration des processus de capture et de liquéfaction, qui sont traditionnellement séparés. Ils offrent des solutions compactes et des configurations flexibles, fournissant une infrastructure plus simple que les solutions à base de vapeur où le CO2 liquide est nécessaire pour le transport par rail ou par bateau. Dans certaines applications, l'ajout de la technologie Cryocap™ peut améliorer l'efficacité du processus d'origine et permettre une production accrue.

La technologie est également sûre, aucune substance toxique ou inflammable n'étant utilisée. De plus, la grande expérience d'Air Liquide dans la manipulation sûre des gaz inclut la gestion du dioxyde de carbone. Tous les produits Cryocap™ fournissent du CO2 gazeux ou liquide à haute pression pour un coût supplémentaire marginal et peuvent répondre aux spécifications les plus strictes en matière de CO2. Le procédé permet également de réduire d'autres polluants, tels que les émissions de NOx.

Mise à l'échelle

Chez Air Liquide, nous sommes passés de l'exploitation d'installations CCUS pilotes et de démonstration à des initiatives de plus grande envergure et ambition. En nous appuyant sur l'expérience de notre installation de Port Jérôme en Normandie, où le CO2 capté est utilisé pour approvisionner les marchés agroalimentaires, nous nous sommes engagés dans un certain nombre de projets CCUS à l'échelle industrielle, sur plus d'une décennie. Cette expérience nous a permis non seulement de capter et de gérer des volumes de CO2 beaucoup plus importants, mais aussi de mettre au point des variantes technologiques permettant de traiter toute une série d'effluents, notamment des gaz de combustion à forte concentration en CO2 - de 15 à 30 % - et provenant de reformeurs de méthane à la vapeur (SMR).

Le projet Azur de la raffinerie de Zeeland

Nous avons récemment signé un contrat avec la raffinerie de Zeeland aux Pays-Bas, une coentreprise entre TotalEnergies (55%) et Lukoil (45%). Le projet prévoit une solution de capture et de liquéfaction du carbone, permettant de capturer plus de 90% des émissions des unités de production d'hydrogène SMR de la raffinerie. Cette initiative permettra d'éviter l'émission d'environ 800 000 tonnes de CO2 par an sur le site de Flessingue. Elle devrait être opérationnelle à la fin de 2025.

" Chez Air Liquide, nous nous engageons à faire la différence en matière de réduction des émissions de CO2 sur les sites de production et pour nos clients. Nous sommes heureux de soutenir le projet de la raffinerie de Zeeland avec nos technologies innovantes de capture du carbone qui contribueront à la décarbonisation du site" - . David Maloney, Directeur de l'ingénierie et de la construction et de la mise en œuvre du capital, Air Liquide.

"L'étape de réduction des émissions de CO2 par l'application du captage et du stockage du carbone. En intégrant cette technologie innovante dans le schéma existant, la raffinerie de Zeeland renforcera sa position dans l'avenir à faible émission de carbone qui nous attend" - . Natalie De Muynck, Directeur général de la raffinerie de Zeeland.

Dans le cadre de cet accord, Air Liquide fournit la licence et la conception du procédé. Le projet constitue une partie importante du projet de décarbonisation de la raffinerie de Zeeland, pour produire de l'hydrogène propre. Après son captage, le dioxyde de carbone liquéfié pur sera transporté par bateau vers les plates-formes de Total en mer du Nord néerlandaise.