L'industrie chimique pourrait devenir totalement neutre en carbone

08 April 2020
L'industrie chimique pourrait devenir totalement neutre en carbone

Le Conseil fédéral suisse a décidé que le pays devrait devenir neutre en carbone d'ici 2050. Étude : L'objectif d'atteindre des émissions nettes de CO2 nulles dans l'industrie chimique est en fait réalisable. Les trois concepts nécessitent plus d'énergie (sous forme d'électricité) que les méthodes de production actuelles. Une dernière option serait d'utiliser la biomasse (bois, plantes sucrières, plantes oléagineuses) comme matière première. Le projet de recherche a été financé par le Centre de compétence suisse pour la recherche énergétique - Efficacité des processus industriels (SCCER-EIP).

L'étude alimente également le débat sur les futurs carburants pour avions, Marco Mazz.

L'étude montre qu'il existe au moins deux alternatives viables aux carburants synthétiques : l'aviation pourrait continuer à utiliser des carburants fossiles si le CO2 émis par les avions était capté et séquestré ailleurs, ou les carburants pourraient être obtenus à partir de la biomasse. Mazzotti et l'Office fédéral suisse de la recherche énergétique sont financés par le SCCER.ORG et le PSI.


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L'industrie chimique pourrait devenir neutre en carbone, indiquent de nouvelles recherches.

Le Conseil fédéral suisse a décidé que le pays devrait devenir neutre en carbone d'ici 2050. Cela peut être difficile en ce qui concerne le trafic automobile et l'ensemble du secteur de l'électricité, mais pas impossible - avec une électrification systématique et l'utilisation exclusive de sources d'énergie neutres en carbone, par exemple.

Un tel changement sera plus difficile pour l'industrie chimique. Alors que pour de nombreux autres secteurs industriels, l'une des principales préoccupations est l'efficacité énergétique, l'industrie chimique doit également se pencher sur la question des matières premières.

"Les polymères, lesplastiques, les fibres textiles synthétiques et les médicaments contiennent tous du carbone. Il doit bien venir de quelque part", explique Marco Mazzotti, professeur d'ingénierie des procédés à l'ETH Zurich. Dans l'état actuel des choses, la grande majorité de ce carbone provient du pétrole et du gaz naturel. Lors de la production, et lorsque les produits chimiques sont brûlés ou se décomposent en fin de vie, ils libèrent duCO2.

En utilisant des chiffres concrets et la production de méthanol comme étude de cas, Mazzotti et ses collègues de l'ETH Zurich et de l'université d'Utrecht ont maintenant systématiquement comparé différentes approches visant à réduire à zéro les émissions nettes deCO2 de l'industrie chimique. La principale conclusion de la nouvelle étude est que l'objectif d'atteindre des émissions nettes deCO2 nulles dans l'industrie chimique est en fait réalisable.

Cependant, toutes les approches examinées dans le cadre de l'étude pour atteindre cet objectif présentent à la fois des avantages et des inconvénients, qui se manifestent différemment selon les régions du monde. En outre, ces trois concepts nécessitent plus d'énergie (sous forme d'électricité) que les méthodes de production actuelles.

 

Les trois méthodes proposées par les chercheurs sont les suivantes :

 

  • Une approche consiste à continuer à utiliser les ressources fossiles comme matières premières, mais en capturant systématiquement lesémissions deCO2 et enles séquestrant dans le sous-sol grâce à un processus connu sous le nom de capture et de stockage du carbone (CSC). Le grand avantage est que les procédés de production industrielle actuels n'auraient pas besoin d'être modifiés. Cependant, les sites de stockage doivent être adaptés en termes de géologie, offrant par exemple des couches sédimentaires profondes qui contiennent de l'eau salée. On ne trouve pas de tels sites partout dans le monde.
  • Une autre approche consisterait pour l'industrie à utiliser le carbone provenant duCO2 capté à l'avance dans l'air ou des gaz résiduaires industriels. Ce processus est appelé "capture et utilisation du carbone" (CCU). L'hydrogène nécessaire aux produits chimiques pourrait être obtenu à partir de l'eau en utilisant l'électricité. Cette approche impliquerait une révision majeure des processus de production chimique et la reconstruction d'une grande partie de l'infrastructure industrielle. En outre, elle nécessite une quantité d'électricité extrêmement importante, six à dix fois plus que le CSC : "Cette méthode ne peut être recommandée que dans les pays où la production d'électricité est neutre en carbone", explique M. Mazzotti. "Nous démontrons clairement que l'utilisation de grandes quantités d'électricité provenant de centrales au charbon ou au gaz serait, en fait, bien pire pour le climat que la méthode de production actuelle basée sur les combustibles fossiles".
  • Une dernière option serait d'utiliser la biomasse (bois, plantes sucrières, plantes pétrolières) comme matière première pour l'industrie chimique. Bien que cette méthode nécessite moins d'électricité queles autres, elle implique une utilisation très intensive des terres pour la culture, nécessitant 40 à 240 fois plus de terres que les autres approches.

 

Mazzotti et ses co-auteurs ont basé leur étude sur la production de méthanol, qui est similaire au processus utilisé pour la production de carburants.

Leur travail alimente donc également la discussion sur les futurs carburants d'avion, explique Mazzotti. "Nous entendons sans cesse dire, même par les experts, que la seule façon pour l'aviation de devenir neutre en carbone est d'utiliser des carburants synthétiques", dit-il. "Mais ce n'est pas vrai".

La production de carburants synthétiques est un processus extrêmement intensif en énergie. Si l'électricité des centrales électriques au charbon ou au gaz était utilisée à cette fin, les carburants synthétiques auraient une empreinte carbone encore plus importante que les combustibles fossiles. L'étude montre qu'il existe au moins deux alternatives viables aux carburants synthétiques : l'aviation pourrait continuer à utiliser des carburants fossiles si leCO2 émis par les avions était capturé et séquestré ailleurs, ou les carburants pourraient être obtenus à partir de la biomasse.

La recherche est publiée dansRecherche en chimie industrielle et en ingénierie.

Ce projet de recherche a été financé par le Centre suisse de compétence pour la recherche énergétique - Efficacité des processus industriels (SCCER-EIP) et l'Office fédéral de l'énergie.

Source : ETHZurich via FUTURITY. ORG

Étude originale DOI : 10.1021/acs.iecr.9b06579