Brevet FR2998810A1 — 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-124_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 ou d'autres sources diffuses liées à l'activité humaine, remarquable en ce que ce procédé comporte : - une étape de calcination de roches calcaires contenant du carbonate de calcium, émettant du dioxyde de carbone et de l'oxyde de calcium ; - la capture du dioxyde de carbone émis par la calcination et son stockage en site géologique profond ; - l'hydratation en hydroxyde de calcium de l'oxyde de calcium émis par la calcination ; - la capture de dioxyde de carbone atmosphérique par carbonatation de l' hydroxyde de calcium précédemment obtenu et formation de carbonate de calcium. On comprend bien que le procédé permet de capturer du dioxyde de carbone indépendamment de ses sources concentrées ou diffuses et de séquestrer du dioxyde de carbone de qualité naturelle, provenant de roches 25 naturelles, au moins dans un premier temps, avant démarrage de cycles de recyclage du carbonate de calcium obtenu par ledit procédé et résultant de la capture du CO2 d'origine atmosphérique. 30 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 BRG002-FR-1 24_TEXTE DEPOSEJS/ML - 3 - particulièrement préférée de la présente invention, en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 est un diagramme récapitulatif du procédé. Description détaillée de l'invention Le procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels procédé comporte une première étape d'extraction de roches calcaires. De préférence, ces roches calcaires proviennent de gisements naturels de calcaire, et sont notamment extraites dans des carrières. Puis, on procède à la calcination de ces roches calcaires contenant du carbonate de calcium, émettant du 15 dioxyde de carbone et de l'oxyde de calcium. L'équation réactionnelle de cette première étape se résume en : CaCO3 + T -> CO2 +Ca0. Généralement, pour la calcination de roches calcaires, la température est de 900°C. 20 Le dioxyde de carbone émis par la calcination est capturé et stocké en site géologique profond. On utilisera de préférence un système de recueil et captation des gaz de calcination qui ne les dilue pas : le CO2 ainsi capturé est hautement concentré. Avantageusement, il n'y a pas 25 d'altération de sa qualité chimique naturelle, notamment au regard de sa réinjection ultérieure dans un milieu souterrain. Avantageusement, les sites de stockage du CO2 et d'extraction des calcaires sont géographiquement proches, 30 limitant les besoins en transport. En outre, on peut envisager de modifier des équipements industriels produisant de la chaux vive (CaO) aux fins du présent procédé. BRG002-FR-1 24_TEXTE DEPOSEJS/ML - 4 - L'oxyde de calcium émis par la calcination est ensuite hydraté en hydroxyde de calcium. La réaction s'écrit : CaO + H20 -> Ca(OH)2. Cette réaction d'hydratation étant fortement exothermique, on prévoira avantageusement d'utiliser la chaleur produite pour alimenter un échangeur de chaleur et réaliser une conversion en énergie électrique ou encore pour préchauffer le dispositif de calcination. On procède ensuite à la capture de dioxyde de carbone 10 atmosphérique par carbonatation de l'hydroxyde de calcium précédemment obtenu et formation de carbonate de calcium. Pour cette étape, la réaction s'écrit : Ca(OH)2 + CO2 -> CaCO3 + H20 La conduite de la cinétique de cette réaction de 15 carbonatation de l'hydroxyde de chaux en milieux aqueux permet d'assurer un processus industriel de réabsorption. La réaction sera conduite de préférence par lagunage, c'est-à-dire dans des bassins ou lagune artificielle de faible profondeur (moins d'un mètre, préférentiellement 20 moins d'une vingtaine de centimètres) renfermant la solution d'hydroxyde de calcium. Selon une variante, le carbonate de calcium correspondant à un dioxyde de carbone d'origine atmosphérique est recyclé par calcination et se substitue 25 alors en tout ou partie au calcaire extrait de carrières. On comprend aussi que le carbonate de calcium ainsi produit par lagunage peut être aussi valorisé économiquement dans les industries de la construction notamment. Selon une autre variante, notamment en vue de lutter 30 contre l'acidification des océans, l'oxyde de calcium émis par la calcination est directement injecté en mer. Enfin, la calcination du calcaire, est de préférence réalisée dans un four solaire : on réduit ainsi BRG002-FR-1 24_TEXTE DEPOSEJS/ML - 5 - avantageusement les besoins énergétiques d'origine carbonée (hydrocarbures) pour la mise en oeuvre du procédé. Application industrielle Le procédé selon l'invention sera avantageusement mis en oeuvre au travers d'installations industrielles basées à proximité à la fois de gisements naturels de calcaire et de sites de stockage géologique en grande profondeur du dioxyde de carbone. BRG002-FR-1 24_TEXTE DEPOSEJS/ML REVENDICATIONS1. Procédé d'absorption de dioxyde de carbone atmosphérique en compensation de dioxyde de carbone émis par des équipements industriels ou d'autres sources 5 diffuses liées à l'activité humaine caractérisé en ce que ce procédé comporte : - une étape de calcination de roches calcaires contenant du carbonate de calcium, émettant du dioxyde de carbone et de l'oxyde de calcium ; 10 - la capture du dioxyde de carbone émis par la calcination, de préférence sans dilution, et son stockage en site géologique profond ; - l'hydratation en hydroxyde de calcium de l'oxyde de calcium émis par la calcination ; - la capture de dioxyde de carbone atmosphérique par carbonatation de l' hydroxyde de calcium précédemment obtenu et formation de carbonate de calcium. 20 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que les roches calcaires sont issues de gisements naturels. 3. Procédé selon l'une des revendications 25 précédentes caractérisé en ce que le carbonate de calcium formé lors de la capture du dioxyde de carbone atmosphérique est recyclé par calcination. 4. Procédé selon l'une des revendications 30 précédentes caractérisé en ce que la calcination est réalisée dans un four solaire. BRG002-FR-124_TEXTE DEPOSEJS/ML