Brevet FR2998811A1 — publié le 20140606

- 1 - PROCEDE D'ABSORPTION DE DIOXYDE DE CARBONE ATMOSPHERIQUE Domaine technique La présente invention a pour objet un procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique et plus particulièrement en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels ou d'autres sources diffuses liées à l'activité humaine. Technique antérieure La gestion des rejets de dioxyde de carbone industriels ou d'autres sources diffuses liées à l'activité humaine (par exemple, transport, agriculture, élevage) dans l'atmosphère et les solutions de capture et de stockage de ce dioxyde de carbone émis par les activités humaines est un des enjeux écologiques et économiques des années à venir. Les solutions actuelles dans le cas des installations industrielles, et notamment des centrales thermiques de production d'électricité et de chauffage à combustible fossile, visent à capturer ces rejets directement à la source. Toutefois la complexité du traitement de volumes considérables d'effluents gazeux concentrés conduit à un coût économique et énergétique peu attractif. La présente invention vise donc à proposer une technique alternative de gestion des émissions industrielles de dioxyde de carbone et propose un procédé d'absorption du dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels ainsi que d'autres sources diffuses liées à l'activité humaine qui soit économique à mettre en oeuvre et applicable à grande échelle. BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML - 2 - Résumé de l'invention La présente invention concerne un procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels 5 remarquable en ce que ce procédé comporte : étape de dissociation ionique d'une solution aqueuse saline produisant séparément de l'eau dessalée, une solution de soude et une solution d'acide chlorhydrique ; 10 la capture de dioxyde de carbone atmosphérique par la solution de soude et la formation d'une solution de carbonate de sodium ; une étape de retraitement de la solution de carbonate de sodium et de la solution d'acide 15 chlorhydrique. On comprend bien que le procédé permet de capturer du dioxyde de carbone indépendamment de ses sources concentrées ou diffuses. En outre, il s'accompagne de la 20 production d'eau dessalée, ce qui permet avantageusement de mettre en oeuvre le procédé à partir d'une installation de désalinisation d'eau salée provenant de la mer ou d'hydrosystèmes souterrains, notamment ceux susceptibles de stocker du CO2. 25 Brève description des figures D'autres avantages et caractéristiques ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, d'une variante d'exécution 30 particulièrement préférée de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un diagramme récapitulatif du procédé ; BRG002-FR-1 25_TEXTE DEPOSEJS/ML - la figure 2 est une étape du procédé ; - la figure 3 est une étape du procédé - la figure 4 est une étape du procédé. - 3 - première variante de la dernière deuxième variante de la dernière troisième variante de la dernière Description détaillée de l'invention En référence à la figure 1, le procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels comporte une première étape de dissociation ionique d'une solution aqueuse saline, produisant séparément de l'eau dessalée, une solution de soude et une solution d'acide chlorhydrique : on obtient la séparation de la solution saline initiale (H20+NaC1) en trois parties, une solution concentrée d'acide chlorhydrique (HC1), une solution concentrée de soude (NaOH) et de l'eau dessalée. Par solution aqueuse saline, on entend dans le présent 20 texte une solution contenant des sels dissous de chlorure de sodium essentiellement. De préférence, la dissociation ionique est basée sur une réaction d'électrodialyse à membranes, mettant en oeuvre des membranes poreuses et des membranes sélectives, sur le 25 principe d'un échangeur d'ions. Avantageusement, l'énergie électrique mise en oeuvre pour la réaction d'électrodialyse est d'origine décarbonée et prise parmi les sources de production d'électricité suivantes : photovoltaïque, éolien, nucléaire. 30 De préférence, la solution aqueuse saline est une saumure saturée en chlorure de sodium. Le procédé comporte ensuite une étape de capture de dioxyde de carbone atmosphérique par la solution de soude BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML - 4 - et la formation d'une solution de carbonate de sodium. La capture du dioxyde de carbone est de préférence réalisée par diffusion d'un flux gazeux dans la solution de soude. La réaction s'écrit : 2 NaOH + CO2 H> Na2CO3 +H20 Enfin, le procédé comporte une étape de retraitement de la solution de carbonate de sodium et de la solution d'acide chlorhydrique. Selon une première variante, et en référence à la figure 2, l'étape de retraitement consiste à neutraliser la solution d'acide chlorhydrique concentrée avec la solution de carbonate de sodium pour générer du chlorure de sodium et du dioxyde de carbone qui est alors capté et stocké dans un site de stockage géologique en profondeur. La solution saline résultant de la neutralisation peut être recyclée dans le procédé ou valorisée autrement (sel de déneigement par exemple). Selon une deuxième variante, et en référence à la figure 3, l'étape de retraitement consiste à injecter directement la solution d'acide chlorhydrique et la solution de carbonate de sodium dans un site géologique souterrain dans lequel le dioxyde de carbone reste séquestré. Ce site géologique peut être par exemple un grand hydro-système souterrain d'où serait provenue la solution saline initiale. Il en résulte alors un bilan géochimique global équivalent à une injection de dioxyde de carbone dans l'hydro-système. Selon une troisième variante et en référence à la figure 4, l'étape de retraitement est une séquestration minérale contrôlée du dioxyde de carbone impliquant des roches à éléments alcalino-terreux mobiles (ions Ca et Mg notamment) soumises à une lixiviation acide préalable avec la solution d'acide chlorhydrique concentrée puis une précipitation des chlorures obtenus (CaC12 et MgC12 BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML - 5 - notamment) par effet d'ions communs en présence de la solution de carbonate de sodium, conduisant à l'obtention de chlorure de sodium (NaC1) et de carbonates d'ions alcalino-terreux (CaCO3 et MgCo3 notamment). Cette séquestration minérale se fera notamment à partir des roches dites vertes (comme les serpentines des ophiolites d'Oman). Cette troisième variante permet en outre de produire des granulats à partir des roches ayant subit la lixiviation, 10 ce qui contribue avantageusement à une meilleure valorisation économique du procédé et de ses résidus. Application industrielle Le procédé selon l'invention sera avantageusement mis 15 en oeuvre au travers d'installations industrielles basées à proximité de sources d'eau salée (nappe souterraine, lac ou mer) et sera avantageusement couplé à la production d'eau dessalée. BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML REVENDICATIONS1. Procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels caractérisé en ce que ce 5 procédé comporte : - une étape de dissociation ionique d'une solution aqueuse saline produisant séparément de l'eau dessalée, une solution de soude et une solution d'acide chlorhydrique ; 10 - la capture de dioxyde de carbone atmosphérique par la solution de soude et la formation d'une solution de carbonate de sodium ; - une étape de retraitement de la solution de carbonate de sodium et de la solution d'acide 15 chlorhydrique. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la dissociation ionique est basée sur une réaction d'électrodialyse à membranes. 20 3. Procédé selon la revendication précédente caractérisé en ce que l'énergie électrique mise en oeuvre pour la réaction d'électrodialyse est d'origine décarbonée et prise parmi les sources de production suivantes : 25 photovoltaïque, éolien, nucléaire. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la solution aqueuse saline est une saumure saturée en chlorure de sodium. BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML-7- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que l'étape de retraitement consiste à neutraliser la solution d'acide chlorhydrique concentrée avec la solution de carbonate de sodium pour générer du chlorure de sodium et du dioxyde de carbone qui est capté et stocké dans un site de stockage géologique en profondeur. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'étape de retraitement consiste à injecter directement la solution d'acide chlorhydrique et la solution de carbonate de sodium dans un site géologique souterrain dans lequel le dioxyde de carbone reste séquestré. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4 caractérisé en ce que l'étape de retraitement est une séquestration minérale contrôlée du dioxyde de carbone impliquant des roches à éléments alcalino-terreux mobiles soumises à une lixiviation acide préalable avec la solution d'acide chlorhydrique concentrée puis une précipitation des chlorures obtenus par effet d'ions communs en présence de la solution de carbonate de sodium, conduisant à l'obtention de chlorure de sodium et de carbonates d'ions alcalino-terreux. BRG002-FR-125_TEXTE DEPOSEJS/ML