Brevet FR2955918A1 — publié le 20110805

-1- « Procédé et système de production d'une source d'énergie thermodynamique par la conversion de CO2 sur des matières premières carbonées. » L'invention concerne un procédé de production d'énergie 5 thermodynamique convertible (en électricité, etc.) à partir de matière première carbonée. Elle concerne également un système mettant en oeuvre un tel procédé. Le domaine de l'invention est la production d'électricité à partir de matière première carbonée, et plus particulièrement à partir de charbon et/ou de 10 biomasse sèche. La production d'électricité par cogénération à partir de l'énergie thermique obtenue par combustion sous comburant de matière première carbonée est un procédé connu et maitrisé par l'homme du métier. 15 Ce procédé consiste, dans sa version la plus générale, à récupérer la chaleur de la combustion de biomasse, pour chauffer un fluide qui est ensuite utilisé dans système de cogénération d'électricité tel que par exemple un turboalternateur. Cependant, les procédés et système de cogénération d'électricité à partir 20 de matière première carbonée présentent l'inconvénient de devoir réaliser la combustion de ladite matière première carbonée afin de transférer le maximum du potentiel énergétique produit par ladite combustion. Dans toute combustion il y a un corolaire de rendement : rendement de combustion lié à la qualité et l'humidité de ladite matière première carbonée et rendement thermique global lié 25 au générateur thermique, à sa configuration, à son rendement de combustion (et par conséquent à l'incidence de l'encrassement occasionné par une combustion plus ou moins complète, ce qui réduit progressivement, et relativement rapidement, le rendement d'échange thermique au sein du générateur) Dans les systèmes existants, le mode de combustion le plus usité est réalisé sous 30 atmosphère oxydante, c'est-à-dire que le comburant de ladite matière première carbonée est l'air environnant. Le rendement global desdits générateurs thermiques est voisin de 85% du PCI (Pouvoir Calorifique Inférieur) de la matière première carbonée utilisée, les contraintes de maintenances sont relatives à la qualité et l'humidité de ladite matière première carbonée. I Les systèmes de ce type génèrent un gaz de combustion (fumées) plus ou moins chargé en poussières, COV (Composés Organiques Volatiles), NOx, molécules complexes polluantes (méthane, monoxyde de carbone, dioxines, PCB, etc.) et le CO2 relatif à la combustion du carbone contenu dans ladite matière première carbonée. Au moins 15% du PCI de ladite matière première carbonée sont ainsi rejetés par les fumées et les imbrûlés. Le PCI de ladite matière première carbonée varie, selon qu'il s'agisse de biomasse végétale et/ou animale : de 2 à 5,2 kWh/kg en fonction de son humidité relative (soit un rendement thermique global transféré de 1,7 à 4,4 kWh/kg) ; ou selon qu'il s'agisse de carbone fossile : de 6 à 8 kWh/kg en fonction de sa concentration en carbone (soit un rendement thermique global transféré de 5,1 à 6,8 kWh/kg). Le taux de CO2 contenu dans les fumées, des systèmes ci-dessus, se situe de 10 à 18% par Nm3 de fumées, sa concentration pour un éventuel stockage et/ou séquestration nécessite des moyens importants et coûteux. De nouveaux systèmes et procédés sont mis en oeuvre ces dernières années, pour optimiser les rendements de combustion et les concentrations du CO2 dans les fumées ; ce sont notamment des comburants enrichi en oxygène, voire des systèmes en oxycombustion pure. Ces systèmes et procédés augmentent sensiblement les rendements thermiques globaux et les fumées sont moins contraignantes pour l'environnement, car elles se composent essentiellement de CO2 aisément captable. Ces systèmes et procédés sont cependant tributaires d'un approvisionnement continu en oxygène, dont la production est coûteuse et n'est pas sans impact sur l'environnement. Un but de la présente invention est de remédier aux inconvénients précités. Un autre but de la présente invention est de proposer un procédé et un système de production d'électricité à partir de biomasse carbonée. Selon que ladite biomasse carbonée soit fossile ou non (charbon et/ou biomasse végétale et/ou animale et/ou déchets divers contenant une quantité de carbone suffisante à une exploitation) elle peut contenir de l'hydrogène moléculaire. Dans cette condition, les réactions décrites ci-après sont les mêmes, seuls varient les résultats finaux rapportés à la différence de masse molaire du carbone et de l'hydrogène (1 mole de C = 12g, 1 mole de H2 = 2,016g). L'oxydation de cet I hydrogène dans la chaine des réactions produit de la vapeur d'eau qui sera condensée et récupérée dans ladite chaine des réactions décrites ci-après, ainsi que la chaleur latente qui en résulte. Le fait que la matière première carbonée contienne ou non de l'hydrogène n'a pas de conséquence essentielle sur l'objet de l'invention : la production d'électricité, ni sur son rendement. Dans la présente description de l'invention est donc considérée une matière composée essentiellement de carbone (charbon fossile, charbon de bois, charbon de pyrolyse de biomasse organique, etc.) sans que cela exclue la biomasse végétale et/ou animale et/ou les déchets carbonés, ces matières carbonées devant être conditionnées sèches. Le conditionnement desdites matières carbonées consiste en un broyage (qui optimise le rendement des réactions pyrolytiques) et leur séchage, si nécessaire. L'invention permet d'atteindre les buts précités par un procédé de production d'électricité à partir de matière première carbonée (MPC), et plus particulièrement à partir de biomasse carbonée (BC), ledit procédé comprenant au moins une itération des étapes suivantes constituant un cycle de traitement : - une gazéification, dans un premier réacteur, dit de gazéification, de matière première carbonée avec un flux gazeux de gazéification comprenant du CO2 à haute température, ladite gazéification fournissant un premier flux gazeux comprenant essentiellement des molécules monoxyde de carbone (CO), - oxydation, dans un deuxième réacteur, dit d'oxydation, par des porteurs d'oxygène à l'état oxydé, desdites molécules de monoxyde de carbone (CO) présent dans ledit premier flux gazeux, ladite oxydation fournissant un deuxième flux gazeux à haute température comprenant du CO2 et des porteurs d'oxygène à l'état réduit (Me), - activation, dans un troisième réacteur, dit d'activation, desdits porteurs d'oxygène à l'état réduit avec un flux gazeux, dit d'activation, comprenant des éléments d'oxygène, ladite oxydation fournissant des porteurs d'oxygène à l'état oxydé et un flux gazeux d'activation appauvri en oxygène à haute température, - conversion en électricité d'au moins une partie de l'énergie thermique dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène à haute température, par exemple par un système échangeur-thermique générateur de vapeur et un turboalternateur, pour la conversion de la vapeur en électricité. Le procédé selon l'invention permet de valoriser l'énergie de la matière première carbonée, avec un rendement plus élevé que les procédés et systèmes actuels. Les porteurs d'oxygène peuvent comprendre NiO, Fe2O3r MgO, CaO, etc. Le procédé selon l'invention permet de générer de l'électricité à partir de matière première carbonée sans réaliser une combustion de la biomasse. En effet, l'énergie représentée par la biomasse est récupérée grâce à une gazéification de la biomasse grâce à un flux gazeux de CO2 (réaction thermochimique de conversion de la molécule de CO2 sur un élément de carbone en deux molécules de monoxyde de carbone CO). Le procédé selon l'invention peut comprendre, avant l'étape de valorisation, un transfert d'une partie de l'énergie thermique générée lors de la gazéification au flux gazeux d'activation appauvri en oxygène. Ainsi, le flux gazeux d'activation est préchauffé grâce à de l'énergie thermique par le procédé selon l'invention à partir de MPC, c'est-à-dire sans apport extérieur d'énergie. Avantageusement, la valorisation de l'énergie thermique du flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène à haute température peut comprendre une étape de transfert d'au moins une partie de l'énergie thermique dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène à un fluide, dit de génération d'électricité, fourni à un dispositif convertisseur pour la production de l'électricité. Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre une récupération de l'énergie thermique résiduelle, dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène, au moins une partie de ladite énergie thermique résiduelle étant transférée au flux gazeux de gazéification utilisé dans le cycle de traitement suivant. Ainsi, le procédé selon l'invention permet de valoriser l'énergie résiduelle pour préchauffer le flux gazeux de gazéification, ce qui évite de faire appel à une source d'énergie extérieure.35 Le procédé selon l'invention peut avantageusement comprendre, une étape d'élévation en température de la matière première carbonée avant gazéification par transfert d'au moins une partie de l'énergie thermique du deuxième flux gazeux à haute température à ladite matière première. L'énergie thermique de ce deuxième flux gazeux est ainsi également valorisée dans le procédé selon l'invention. Le procédé selon l'invention peut en outre comprendre un recyclage, en boucle fermé, d'une partie du CO2 du deuxième flux gazeux pour constituer ledit flux gazeux de gazéification. Le procédé selon l'invention permet de recycler une partie de ce flux de CO2 pour un nouveau cycle de traitement. Ainsi, l'impact du procédé selon l'invention sur l'environnement est limité. Avantageusement, le procédé selon l'invention peut comprendre, avant l'étape d'activation des porteurs d'oxygène, un préchauffage du flux gazeux d'activation avec l'énergie résiduelle du fluide de génération d'électricité. Selon une version particulière du procédé selon l'invention, le procédé selon l'invention peut avantageusement comprendre une fourniture d'une partie du deuxième flux gazeux à un bioréacteur comprenant des microalgues, après refroidissement de ladite partie dudit deuxième flux gazeux, lesdites microalgues réalisant une photosynthèse du CO2 présent dans ladite partie dudit deuxième flux gazeux, ledit bioréacteur fournissant d'une part un flux gazeux d'oxygène et d'autre part de la biomasse carbonée. Dans cette version le procédé selon l'invention n'a aucun impact sur l'environnement. Par ailleurs, dans cette version particulière, le procédé selon l'invention produit au moins une partie de la matière première carbonée gazéifié dans le système. Toujours dans cette version du procédé selon l'invention, un flux gazeux d'oxygène est généré par les microalgues. Ce flux gazeux d'oxygène peut être valorisé dans le procédé selon l'invention, par exemple pour la génération d'électricité ou d'énergie thermique pour l'une quelconque des étapes du procédé selon l'invention.35 Par exemple, le procédé selon l'invention peut comprendre une récupération d'au moins une partie du flux d'oxygène généré par les microalgues et une injection d'au moins une partie dudit flux d'oxygène dans le réacteur de gazéification pour compléter la gazéification de la matière première carbonée. Par ailleurs, le procédé selon l'invention peut comprendre une récupération et un traitement de la biomasse carbonée fournie par le bioréacteur, en vue de la gazéification de ladite biomasse dans le réacteur de gazéification. 10 Selon un autre aspect de l'invention il est proposé un système de production d'électricité à partir de matière première carbonée, ledit système comprenant : - un réacteur de gazéification de matière première carbonée avec un flux gazeux de gazéification comprenant du CO2 à haute température, ledit 15 réacteur fournissant un premier flux gazeux comprenant des molécules de monoxyde de carbone (CO), - un réacteur d'oxydation par des porteurs d'oxygène à l'état oxydé, desdites molécules de monoxyde de carbone (CO) présent dans ledit premier flux gazeux, ledit réacteur fournissant un deuxième flux gazeux 20 à haute température comprenant du CO2 et des porteurs d'oxygène à l'état réduit, - un réacteur d'activation desdits porteurs d'oxygène à l'état réduit avec un flux gazeux comprenant des éléments d'oxygène, ledit réacteur fournissant des porteurs d'oxygène à l'état oxydé et un excédent 25 d'énergie thermique, - un dispositif de génération d'électricité à partir d'au moins une partie dudit l'excédent thermique de ladite activation. Le système selon l'invention peut avantageusement comprendre des 30 moyens mécaniques de transport des porteurs d'oxygène du réacteur d'oxydation au réacteur d'activation et/ou du réacteur d'activation au réacteur d'oxydation.5 Par ailleurs, le système selon l'invention peut comprendre un circuit de recyclage en boucle fermé d'une partie du CO2 présent dans le deuxième flux gazeux en tant que flux gazeux de gazéification. Le dispositif de génération d'électricité peut comprendre un turboalternateur ou tout dispositif équivalent. Avantageusement, le système selon l'invention peut comprendre un bioréacteur comprenant des microalgues, auquel est fourni une partie du CO2 présent dans le deuxième flux gazeux, lesdites microalgues réalisant la photosynthèse dudit CO2, ledit bioréacteur fournissant d'une part un flux gazeux d'oxygène et d'autre part de la biomasse carbonée. D'autres avantages et caractéristiques apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de réalisation nullement limitatif, et des figures annexés : - la figure 1 qui est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un système selon l'invention ; et la figure 2 qui est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un système selon l'invention Sur les figures, les éléments apparaissant sur plusieurs figures conservent la même référence. La figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation du système selon l'invention. Le système 100 comprend un réacteur de gazéification 102, un réacteur d'oxydation 104, et un réacteur d'activation de porteurs d'oxygène 106. Le réacteur de gazéification est composée de deux parties communicantes entre elles et concomitantes : un sas d'alimentation 108 en matières carbonées sèches, lui même comprenant une goulotte d'alimentation mécanisée (non représentée) sous contrôle de CO2 pour interdire toute entrée d'air et garantir l'étanchéité du système, et un convertisseur 110 du CO2 sur la matière première carbonée proprement dit. Dans le sas d'alimentation 108, les matières carbonées sèches, notées C sur les figures, sont préchauffées par contact, convection et osmose par un flux gazeux de CO2 chaud. Nous verrons plus tard que ce flux gazeux de CO2 est produit et préchauffé par le système 100. Ce flux gazeux de CO2 traverse les matières carbonées sèches C en leur délivrant sa capacité thermique. Au cours de leur introduction dans ce secteur, par le biais d'une goulotte d'alimentation mécanisée dont l'étanchéité à l'air est assuré par du CO2 injecté sous pression, les matières carbonées absorbent la chaleur sensible du CO2. Lesdites matières carbonées sont introduites, par séquences déterminées. Les matières premières carbonées sèches C s'écoulent ensuite de façon gravitaire dans le convertisseur 110 au travers de grilles tubulaires (non représentées) qui les ralentissent. Un flux gazeux de gazéification FGG composé essentiellement de CO2 réactif à haute température est introduit dans le réacteur de gazéification 102. Le CO2 réactif est à une température supérieure ou égale à 900/1000°C. Il est injecté dans le réacteur de gazéification à contre courant de l'écoulement des matières carbonées C, après avoir circulé dans les tubes des grilles de ralentissement. Ces grilles tubulaires ont ainsi autant un rôle d'échangeur de chaleur avec les matières carbonées, ajoutant un fort appoint thermique utile à la conversion, qu'un rôle de ralentisseur d'écoulement pour les matières premières dans le réacteur de gazéification. Le CO2 introduit rencontre de la matière carbonée sèche C qui, à ce stade, a atteint une température voisine de 900/1000°C. La réaction de la rencontre est la conversion du CO2 en CO, donc en énergie. C'est cette énergie qui transfère l'intégralité du potentiel énergétique des matières carbonées C vers les secteurs réactifs suivants dans le système 100. La réaction de conversion (II du CO2 en CO est endothermique selon ces réactions : CO2 - '/2 02 = CO + O +283kJ/mol C + 1/2 02 (de CO2) = CO -111 k3/mol Soit un déficit thermique de 172 kJ par mole de CO2 convertie en CO par C. Les deux molécules de CO obtenues ont chacune un pouvoir calorifique de 283 kJ/mol, soit un total de 566 Id alors que le pouvoir calorique de C (matière carbonée porteuse d'énergie primaire de la réaction) est de 394 kJ/mol. Dans ces conditions, l'objectif principal est donc de fournir les 172 k) de la réaction de conversion, par des moyens qui ne sont pas imputables à ce potentiel d'énergie, ni par des moyens thermiques externes mettant en oeuvre une autre énergie qui impacterait ce rendement. Nous verrons dans la suite de la description comment le système selon l'invention atteint cet objectif. En sortie du réacteur de gazéification 102, on obtient un premier flux gazeux PFG composé essentiellement de CO à une température supérieure à 900°C. Ce premier flux gazeux PFG est donc éminemment énergétique et réactif. Il permet le transfert de l'énergie potentielle des matières premières carbonées vers le réacteur d'oxydation 104. Il est donc introduit dans le réacteur d'oxydation 104 où il va s'oxyder au contact des matériaux porteurs d'oxygène MeO à l'état oxydé ou actifs. Les porteurs d'oxygène actifs MeO sont introduits dans le réacteur d'oxydation 104 au niveau d'une partie supérieure de ce réacteur 104 et s'écoulent au travers de grilles tubulaires (non représentées) qui ralentissent cet écoulement. Le premier flux gazeux PFG provenant du réacteur de gazéification 102, et composé essentiellement de CO, est à une température supérieure à 900°C. Il est introduit dans le réacteur d'oxydation 104 au niveau d'une partie inférieure de ce réacteur 104 à contre courant de l'écoulement des porteurs d'oxygène MeO. La rencontre des porteurs d'oxygène à l'état oxydé MeO (ou actifs) avec le premier flux gazeux provoque : l'oxydation des molécules de monoxyde de carbone CO en dioxyde de carbone CO2. Cette réaction est exothermique et dégage 283 k]/mol, et - la réduction des porteurs d'oxygène actifs MeO. Cette réaction est endothermique et absorbe 244,3 kJ/mol. La réaction globale (II) est donc exothermique : 2MeO - 21/202 + 2CO + 21/202 = 2CO2 + 2Me + 488,60 k] - 566 k] = -77,40 k] 2955918 -10- Le réacteur d'oxydation 104 est donc exothermique de 77,40 Id par équivalent mole de CO2, qui viendront en déduction des 172 kJ à fournir à la réaction ayant lieu au sein du réacteur de gazéification 102 selon la réaction I décrite plus haut. 5 Ce réacteur d'oxydation fournit un deuxième flux gazeux DFG composé essentiellement de CO2 à haute température et des porteurs d'oxygène Me à l'état réduit (désactivés). Le réacteur d'oxydation 104 est maintenu à un niveau de température correcte (S 1000°C) grâce au deuxième flux gazeux DFG1 (part du deuxième 10 flux gazeux DFG recyclée, après que ledit deuxième flux gazeux DFG ait échangé sa capacité thermique au cours des différents échanges thermiques qui le refroidissent à la sortie de ce réacteur d'oxydation 104) qui régule la température dudit réacteur d'oxydation 104 en captant l'excès thermique au profit de sa capacité thermique utile à une nouvelle itération. 15 Ce deuxième flux gazeux DFG sortant du réacteur d'oxydation 104 traverse le sas d'alimentation 108 en matières carbonées sèches. C'est ce deuxième flux gazeux DFG qui est donc utilisé pour préchauffer la matière première carbonée sèche C, en échangeant sa chaleur sensible (par contact, convection et osmose) avec ladite matière première carbonée sèche C. 20 En sortie du sas d'alimentation 108 le deuxième flux gazeux DFG est refroidi à la température d'admission de la matière première carbonée sèche C à laquelle il a transféré l'essentiel de sa capacité thermique. Il est extrait de ce sas 108, par des moyens mécaniques (extracteurs/ventilateurs non représentés) qui maintiennent tout le système en dépression. 25 Les porteurs d'oxygène Me à l'état réduit sont introduits dans le réacteur d'activation 106. Le transfert des porteurs d'oxygène du réacteur d'oxydation 104 au réacteur d'activation 106 est réalisé soit par des moyens mécaniques soit par gravité selon la configuration des réacteurs. 30 Les porteurs d'oxygène désactivés Me sont encore à haute température, environ 800°C, et sont éminemment réactifs. Ils s'écoulent dans le réacteur d'activation 106 de façon gravitaire au travers d'un réseau de grilles tubulaires (non représentés) qui ralentissent cet écoulement. Réseau tubulaires faisant office d'échangeur thermique, dans lequel circule le flux gazeux DFG1 (part du 2955918 -11 - deuxième flux gazeux DFG recyclée) et où il acquière sa capacité thermique de flux gazeux de gazéification FGG. Dans ce réacteur 106, les Me sont réactivés par l'oxygène d'un flux gazeux d'activation FA, qui dans le présent exemple est de l'air atmosphérique, qui 5 circule à contre courant. L'oxydation de porteurs d'oxygène Me au contact de l'air est exothermique, l'énergie délivrée est de 244,30 kJ/mol de Me, soit 488,60 kJ pour les deux moles (de Ni selon le choix de référence du porteur d'oxygène de la description) de la réaction en chaine. 10 Ce réacteur fourni en sortie un flux gazeux d'activation appauvri en oxygène très chaud FAA à des températures inférieures ou égales à 1100°C et des porteurs d'oxygène activés MeO à la même température. Les porteurs d'oxygène réactivés en MeO sont transvasés au réacteur d'oxydation 104 soit par des moyens mécaniques soit par gravité selon la 15 configuration des réacteurs. Le flux gazeux d'activation appauvri en oxygène et très chaud FAA obtenu en sortie du réacteur d'activation 106 est dirigé vers un échangeur 112, via le réacteur de gazéification 102, par un réseau tubulaire faisant office d'échangeur et de grilles ralentisseuses dans ledit réacteur de gazéification 102. Ce transit 20 permet le maintient à la haute température utile à la réaction de conversion du CO2 sur C, sans grever la capacité thermique du flux gazeux appauvri en oxygène et surchauffé FAA. En sortie du réacteur de gazéification 102, le flux gazeux appauvri en oxygène et surchauffé FAA est transféré dans l'échangeur 112 dans lequel il 25 échange l'essentiel de sa chaleur avec un fluide de génération d'électricité FGE. Ce fluide de génération d'électricité est ensuite fourni à un turboalternateur 114 dans lequel l'énergie thermique est transformée en électricité. En sortie du turboalternateur 114 le fluide de génération d'électricité FGE 30 comporte une énergie thermique résiduelle. En sortie, du turboalternateur 114 ce fluide FGE est injecté dans un autre échangeur thermique 116 dans lequel, l'énergie résiduelle du fluide de génération d'électricité FGE est transférée au flux gazeux d'activation FA qui sera utilisé dans le cycle de traitement suivant pour l'activation des porteurs d'oxygène dans le réacteur d'activation 106. Ainsi, le flux gazeux d'activation FA utilisé dans le cycle de traitement suivant est -12- préchauffé grâce à de l'énergie thermique fourni directement par le système selon l'invention sans faire appel à une source d'énergie externe. En sortie de ce deuxième échangeur le fluide de génération d'électricité FGE est de nouveau injecté dans le premier échangeur thermique 112 pour 5 commencer un nouveau cycle. Ainsi, le fluide de génération d'électricité FGE circule dans un circuit fermé 118 reliant le premier échangeur thermique 112, le turboalternateur 114 et le deuxième échangeur thermique 116. 10 Une partie DFG1 du deuxième flux gazeux DFG refroidi extrait du sas d'alimentation 108 du réacteur de gazéification est recyclée et utilisé comme flux gazeux de gazéification pour le cycle suivant. L'autre partie DFG2 du deuxième flux gazeux est stockée ou rejetée dans l'atmosphère. Cependant, ce flux DFG1 est froid et doit être chauffé pour être utilisé 15 comme flux gazeux de gazéification. Le flux gazeux appauvri en oxygène FAA sortant du premier échangeur thermique 112 après avoir cédé la plupart de son énergie thermique avec le fluide de génération d'électricité FGE comporte une énergie résiduelle. Cette énergie résiduelle est transférée au flux gazeux DFG1 dans un échangeur 20 thermique 120. Ce flux DFG1 transite ensuite dans le réseau tubulaire (faisant office de grilles de ralentissement d'écoulement des MeO et d'échangeur thermique) situé dans le réacteur d'oxydation 104, pour y acquérir une partie de sa capacité thermique (tout en régulant la température du réacteur d'oxydation 104 à des 25 valeurs inférieures à 1000°C). C'est grâce à ce transfert d'une part de l'énergie thermique du réacteur d'oxydation 104 que le deuxième flux gazeux DFG cède une partie de sa capacité thermique avant son introduction dans le sas d'alimentation 108 du réacteur de gazéification 102. En sortie dudit réacteur d'oxydation 104 on obtient donc un flux gazeux de gazéification FGG composé 30 par le recyclage de la partie DFG1 du deuxième flux gazeux DFG. Le flux gazeux de gazéification FGG obtenu en sortie du réacteur d'oxydation 104 est ensuite injecté dans le réseau de grilles tubulaires (qui fait office d'échangeur thermique) du réacteur d'activation 106. Il y acquière toute la capacité utile à la conversion du CO2 sur les matières carbonées, tout en maintenant la température du 35 réacteur d'activation à une température inférieure à 1000°C en absorbant l'excès 2955918 _13- d'énergie délivré. En sortie du réacteur d'activation 106 le flux gazeux de gazéification FGG obtenu est injecté dans le convertisseur 110 pour réaliser le cycle suivant. Le deuxième flux gazeux DFG composé essentiellement de CO2 généré par la réaction d'oxydation au sein du réacteur d'oxydation 104 est composé de 2 moles dont la capacité thermique est de 101,331 kJ, auxquels il faut ajouter les 77,40 kJ de l'exothermie de la réaction, soit : 178,731 kJ auxquels il faut retirer la Cp du charbon à 1000°C et la Cp de la mole de CO2 de gazéification recyclée et l'énergie de conversion, soit : Capacité thermique du charbon à 1000°C = 14 kJ/mol (une mole de C pour une mole de CO2), et Enthalpie de la mole de CO2 de gazéification recyclée = 50,67 kJ/mol Énergie de conversion = 172 kJ/mol de CO2, soit un total : 14 + 50,67 + 172 kJ = 236,67 kJ par mole de CO2 convertie par une mole de charbon (énergie nécessaire à la gazéification) À ce stade de la récupération des énergies de procédé le déficit thermique est réduit à : 178,731 kJ - 236,67 kJ = 57,939 kJ par mole de CO2 convertie par une mole de charbon. Ce déficit thermique de 57,939 kJ/mole de CO2 est prélevé dans l'énergie thermique délivrée au réacteur d'activation 106 avant le processus de production d'énergie thermodynamique et la conversion en électricité. L'énergie thermique de 236,67 kJ, par mole de CO2 convertie, consommée par l'ensemble des réactions est à fournir au démarrage du système. Ensuite le système est autarcique thermiquement à part l'apport en carbone. En effet, comme nous venons de le décrire, le système selon l'invention permet la production/récupération/recyclage des énergies nécessaires pour élever en température la matière première carbonée et les différents flux gazeux, ainsi que pour réaliser les différentes réactions, tout en réduisant le besoin thermique initial de 236,67 kJ à 57,939 kJ par mole de CO2 convertie (par une mole de charbon utilisée pour la génération d'électricité) au cours des cycles suivant. À ce stade du procédé selon l'invention 100% de l'énergie de la mole de 35 carbone (MPC -- Matière Première Carbonée) est transférée à la chaine de 2955918 -14- réaction pour produire de l'électricité (ou de l'énergie thermodynamique - vapeur d'eau) et le CO2 produit par son oxydation complète est pur et captable sans autre forme de procès et le CO2 de conversion est recyclé. 5 Le deuxième flux gazeux DFG composé essentiellement de CO2 est donc quasiment pur (il peut contenir des particules de poussière qu'un filtre classique retiendra). Il est séparé en deux volumes par un jeu de vannes en sortie du sas d'alimentation 108 du réacteur d'oxydation 102. Au moins 50% est recyclé dans le système pour devenir le flux gazeux de gazéification pour le cycle de 10 traitement suivant. Le volume restant DFG2 est capturé "sans autre forme de procédé" pour être stocké ou recyclé dans diverses applications. Il est à noter que, pour chaque cycle, ce volume correspond aux carbones contenu dans la formulation chimique de la matière carbonée introduite dans le réacteur de gazéification. La chaîne de 15 réactions, des conversions et des transferts d'énergie, sur ces carbones ne produit que du CO2 pur, sans qu'aucun autre procédé et/ou système soit utile. Cet état de fait élimine complètement toutes les mises en oeuvre actuelles visant à la capture du CO2, qui sont très coûteuses. À ce stade du procédé selon l'invention, la solution concernant l'impact 20 négatif environnemental (des installations traditionnelles de production d'électricité à partir de matières carbonées) est pourvue ; À ce stade du procédé selon l'invention, le bilan thermique est déséquilibré, déficitaire de 57,939 kJ par mole de CO2 convertie par une mole de charbon ; À ce stade du procédé selon l'invention, la chaine des réactions dispose de l'énergie d'oxydation des 2 moles 25 de Me générée dans le réacteur d'activation 106 à transférer au fluide FGE pour la conversion en électricité. En conclusion, le bilan thermique est le suivant : - L'oxydation des 2 moles de Me 2 moles de MeO = 488,60 kJ moins 30 Le déficit thermique au réacteur d'oxydation = 57,939 kJ par mole de CO2 convertie par une mole de charbon, soit un total de : o 488,60 kJ - 57,939 = 430,661 110 par mole de charbon, La compensation desdits 57,939 kJ, du déficit thermique des réactions du procédé selon l'invention, est assurée par : 2955918 -15- - le transfert thermique desdits 57,939 kJ du déficit thermique du flux d'air surchauffé FAA à la réaction de gazéification par un échangeur thermique situé dans le réacteur de gazéification 102 et/ou, - un recyclage complémentaire de CO2 (1,15 mole de CO2 utile à l'apport 5 des 57,939 kJ) dont la fonction sera d'être caloporteur de ladite énergie qu'il prélèvera dans l'énergie délivrée au réacteur d'activation 106. Ceci permet la relation suivante : dans un système actuel, la combustion du charbon (matières premières carbonées) dégrade le potentiel d'énergie 10 (notamment par les pertes thermiques dans les fumées) cette dégradation est définie par le rendement de combustion, le résiduel d'énergie est lui-même dégradé par les pertes liées aux échanges dans le générateur. L'ensemble de ces dégradations nous donne un rendement global sur PCS (si il y a récupération de l'énergie de condensation de la vapeur d'eau contenue dans les fumées) ou sur 15 PCI (donnée la plus courante). Pour un générateur performant ce rendement global est voisin de 85% sur PCI. Le rendement de conversion en électricité d'une installation actuelle est au maximum de 35% du PCI, ce rendement tient compte de l'ensemble des dégradations, de la combustion au turboalternateur en passant par les divers 20 échangeurs. Le système selon l'invention échange lui aussi la chaleur des réactions à la vapeur d'eau (fluide de génération d'électricité FGE) qui est introduite au turboalternateur pour la conversion en électricité. Si donc on prend comme point de repère l'évaporateur, compris dans les deux procédés (le système actuel par 25 combustion et le système selon l'invention), c'est à ce jalon que se défini le rendement réel de la conversion en électricité. Pour les deux procédés on retient le même potentiel thermique pour les carbones entrant (MPCS) soit comme PCI 394 kJ/mol de C. Dans les procédés de combustion, le rendement global au générateur est 30 de 85%, donc un résiduel thermique de 335 kJ/mol de C disponible à l'évaporateur. Dans ces systèmes, le rendement de conversion en électricité est de 35% du PCI, soit : 394 x 0,35 = 138 kJélec/mol de C ; Si on fait la relation au jalon défini à l'évaporateur, le rendement réel de conversion, en électricité, de l'énergie disponible de ce procédé est donc : 138 x 100 / 335 = 41% 2955918 -16- Le procédé selon l'invention met en ouvre des réactions thermochimiques qui ne dégradent pas les énergies disponibles. Au même jalon nous avons donc 430,661 Id par mole de carbone mis en réaction, comme défini ci-avant ; la conversion en électricité est donc de 430,661 x 41% = 176,571 kJélec, soit un 5 gain de 38,571 kJélec "27,95% d'électricité en plus" pour la même mole de carbone entrant. Les deux procédés mettent en oeuvre une mole de carbone qui génère une mole de CO2. 10 Dans un système actuel cette mole de CO2 est diluée dans les fumées (dans une proportion de 14 à 18% de CO2 par Nm3) sa captation nécessite des moyens importants. Dans le système et procédé selon l'invention, cette même mole de CO2 n'est pas diluée, elle est dans une proportion supérieure ou égale à 98% du 15 volume sortant et peut être captée directement. Cette mole de CO2 peut être captée pour être stockée et/ou recyclée. La figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un système selon l'invention. 20 Le système 200 que représente la figure 2 comprend tous les éléments du système 100 représenté sur la figure 1. Le système 200 comprend en outre un bioréacteur 202 comprenant des microalgues. La partie DFG2 du deuxième flux gazeux DFG refroidi obtenu en sortie du 25 sas d'alimentation 108 du réacteur de gazéification 102 est injectée dans le bioréacteur 202. Dans le bioréacteur 202 de culture d'algues, le dioxyde de carbone CO2 est utilisé dans une photosynthèse réalisée par les microalgues. La photosynthèse produit d'une part de la biomasse carbonée BC et d'autre part un flux gazeux d'oxygène FO2 par séparation de l'élément carbone « C » de la 30 molécule de dioxygène « 02 ». La biomasse carbonée BC obtenue est fournie à un système conditionnement de biomasse 204 qui peut être un système d'extraction des huiles essentielles, de microalgues à haute teneur en lipides et en molécules alicamentaires, à usage de la 35 pharmacopée et/ou d'hydrocarbures à raffiner. À la fin de cette 2955918 - 17 - extraction reste environ 30% de la biomasse sous forme de charbon qui peut être retourné au gazéifieur 102, ou par exemple un système de séchage pour être conditionnée avant d'être introduite dans le réacteur de gazéification 102. 5 Le flux gazeux d'oxygène FO2 peut être fourni au système selon l'invention par exemple au niveau du réacteur de gazéification 102 pour complémenter la gazéification de la matière carbonée dans ce réacteur 102. Avantageusement, la production de biomasse carbonée dans ce deuxième mode de réalisation, vient doper le rendement thermique à l'évaporateur de 10 référence en y "rapportant" les 394 kJ (de l'élément C recyclé en biomasse) ; La conversion en électricité est alors de 430,661 + 394 = 824,661 x 41% = 338,111 k) électriques, soit un coefficient multiplicateur de production d'électricité "pour la même mole de carbone entrant" de 2,45. Dans cet exemple, le carbone est oxydé par la molécule d'O2 et génère 15 ainsi de nouveau un CO2 qui est recyclé de la même façon. Il n'y a pas de rejet atmosphérique, ni de séquestration à organiser. Bien sûr l'invention n'est pas limitée aux exemples qui viennent d'être décrits. 20 REVENDICATIONS1. Procédé de production d'électricité à partir de matière première carbonée (C), ledit procédé comprenant au moins une itération des étapes suivantes 5 constituant un cycle de traitement - une gazéification, dans un premier réacteur (102), dit de gazéification, de matière première carbonée sèche (C) avec un flux gazeux de gazéification (FGG) comprenant du CO2 à haute température, ladite gazéification fournissant un premier flux gazeux (PFG) comprenant 10 essentiellement des molécules monoxyde de carbone (CO), - oxydation, dans un deuxième réacteur (104), dit d'oxydation, par des porteurs d'oxygène à l'état oxydé (MeO), desdites molécules de monoxyde de carbone (CO) présent dans ledit premier flux gazeux (PFG), ladite oxydation fournissant un deuxième flux gazeux (DFG) à haute 15 température comprenant du CO2 et des porteurs d'oxygène à l'état réduit (Me), - activation, dans un troisième réacteur (106), dit d'activation, desdits porteurs d'oxygène à l'état réduit (Me) avec un flux gazeux (FA), dit d'activation, comprenant des éléments d'oxygène (0), ladite oxydation 20 fournissant des porteurs d'oxygène à l'état oxydé (MeO) et un flux gazeux d'activation appauvri en oxygène à haute température (FAA), - conversion en électricité d'au moins une partie de l'énergie thermique dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène à haute température (FAA). 25 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, avant l'étape de valorisation, une partie de l'énergie thermique générée lors de la gazéification est transférée au flux gazeux d'activation appauvri en oxygène (FAA). 30 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la valorisation comprend une étape de transfert d'au moins une partie de l'énergie thermique dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène (FAA) à un fluide (FGE), dit de génération d'électricité, fourni à un dispositif convertisseur pour la production de l'électricité. 35 2955918 -19- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une récupération de l'énergie thermique résiduelle, dudit flux gazeux d'activation appauvrie en oxygène (FAA), au moins une partie de ladite énergie thermique résiduelle étant transférée au flux gazeux de gazéification (FGG) utilisé dans le cycle de traitement suivant. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend une étape d'élévation en température de la matière première carbonée (C) avant gazéification par transfert d'au moins une partie de l'énergie thermique du deuxième flux gazeux (DFG) à haute température à ladite matière première carbonée (C). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un recyclage, en boucle fermé, d'une partie (DFG1) du CO2 du deuxième flux gazeux (DFG) pour constituer ledit flux gazeux de gazéification (FGG). 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend, avant l'étape d'activation, un préchauffage du flux gazeux d'activation (FA) avec l'énergie résiduelle du fluide de génération d'électricité (FGE). 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce qu'il comprend une fourniture d'une partie (DFG2) du deuxième flux gazeux (DFG) à un bioréacteur (202) comprenant des microalgues, après refroidissement de ladite partie (DFG2) dudit deuxième flux gazeux (DFG), lesdites microalgues réalisant une photosynthèse du CO2 présent dans ladite partie (DFG2) dudit deuxième flux gazeux (DFG), ledit bioréacteur (202) fournissant d'une part un flux gazeux d'oxygène (FO2) et d'autre part de la biomasse carbonée (BC). 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comprend une récupération et un traitement de la biomasse carbonée (BC) fournie par le bioréacteur (202), en vue de la gazéification de ladite biomasse (BC) dans le réacteur de gazéification (102). 2955918 -20- 10. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend la récupération d'au moins une partie du flux gazeux d'oxygène (FO2) généré par les microalgues et une injection d'au moins 5 une partie dudit flux d'oxygène (FO2) dans le réacteur de gazéification (102) pour complémenter la gazéification de la matière première carbonée (C). 11. Système (100,200) de production d'électricité à partir de matière première carbonée sèche (C), ledit système comprenant : 10 - un réacteur (102) de gazéification de matière première carbonée (C) avec un flux gazeux de gazéification (FGG) comprenant du CO2 à haute température, ledit réacteur (102) fournissant un premier flux gazeux (PFG) comprenant des molécules de monoxyde de carbone (CO), - un réacteur (104) d'oxydation par des porteurs d'oxygène à l'état 15 oxydé (MeO), desdites molécules de monoxyde de carbone (CO) présent dans ledit premier flux gazeux (PFG), ledit réacteur d'oxydation fournissant un deuxième flux gazeux (DFG) à haute température comprenant du CO2 et des porteurs d'oxygène à l'état réduit (Me), - un réacteur (106) d'activation desdits porteurs d'oxygène à l'état réduit 20 (Me) avec un flux gazeux (FA) comprenant des éléments d'oxygène (0), ledit réacteur (106) fournissant des porteurs d'oxygène à l'état oxydé (MeO) et un excédent d'énergie thermique, - un dispositif (114) de génération d'électricité à partir d'au moins une partie dudit excédent thermique de ladite activation, 25 15. Système selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens mécaniques de transport des porteurs d'oxygène du réacteur d'oxydation au réacteur d'activation et/ou du réacteur d'activation au réacteur d'oxydation. 16. Système selon l'une quelconque des revendications 11 ou 12, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit de recyclage en boucle fermé d'une partie (DFG1) du CO2 présent dans le deuxième flux gazeux (DFG) en tant que flux gazeux de gazéification (FGG). 30 35 2955918 -21- 14. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le dispositif de génération d'électricité comprend un turboalternateur (114). 5 15. Système selon l'une quelconque des revendications 11 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend un bioréacteur (202) comprenant des microalgues, auquel est fourni une partie (DFG2) du CO2 présent dans le deuxième flux gazeux (DFG), lesdites microalgues réalisant la photosynthèse dudit CO2, ledit bioréacteur (202) fournissant d'une part un flux gazeux d'oxygène (FO2) et d'autre part de la 10 biomasse carbonée (BC).