DI-UMONS : Dépôt institutionnel de l’université de Mons

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(titres de publication, de périodique et noms de colloque inclus)
2013-11-15 - Colloque/Présentation - poster - Anglais - 1 page(s)

Meunier Nicolas , Dubois Lionel , Thomas Diane , De Weireld Guy , "CO2 capture in cement production and re-use: optimization of the overall process" in Journée Scientifique de l'EDT GEPROC - Procédés et matériaux durables, Liège, Belgique, 2013

  • Codes CREF : Traitement des effluents gazeux (DI3843), Environnement et pollution (DI3840), Technologie de l'environnement, contrôle de la pollution (DI3841), Thermodynamique chimique (DI132C), Génie chimique (DI2721), Chimie (DI1300)
  • Unités de recherche UMONS : Génie des Procédés chimiques et biochimiques (F505), Thermodynamique, Physique mathématique (F506)
  • Instituts UMONS : Institut de Recherche en Energétique (Energie)

Abstract(s) :

(Français) Depuis plusieurs dizaines d’années, la réduction des émissions de CO2, constituant un des principaux gaz à effet de serre d’origine anthropique, est devenue un des enjeux majeurs de notre société. De ce fait, de nouvelles technologies innovantes concernant le stockage de ce gaz (récupération assistée de méthane, minéralisation, etc.), son utilisation directe (boissons gazeuses, réfrigérants, etc.), voire sa conversion (hydrogénation, reformage, photo-électrocatalyse, etc.) sont étudiées et développées mondialement par de nombreuses équipes de recherche [1]. Dans cette optique, l’European Cement Research Academy (ECRA) en collaboration avec l’Université de Mons (UMONS) a créé une Chaire Académique (« Chaire ECRA : From CO2 to Energy ») consacrée à l’étude intégrée de la capture et la valorisation du CO2 provenant d’unités cimentières. Les différentes technologies et procédés de capture et de purification du CO2 seront évalués par rapport aux fumées issues de l’industrie cimentière afin de réduire ses émissions de CO2 en le convertissant en des composés chimiquement valorisables (en méthane et méthanol prioritairement), et relever ainsi l’un des plus grands challenges environnementaux de notre époque. La présente recherche comprend initialement deux études qui se verront complétées au fur et à mesure de travaux. Dans la première étude, les différentes opérations unitaires en amont de l’étape de conversion du CO2 en méthane/méthanol seront investiguées pour des fumées typiques provenant de cimenteries. Deux modes de combustion seront envisagés : la combustion dite « classique » et « l’oxycombustion », cette dernière s’effectuant à l’aide d’oxygène pur afin de produire un effluent gazeux très riche en CO2 (pureté > 95%). De ce fait, différentes voies de capture et/ou de purification du CO2 (relative à la méthode de combustion envisagée) seront également décrites dans cette étude (voir figure 1). En effet, une combustion « classique » sera plus favorable à une capture du CO2 en « postcombustion », à savoir en fin de chaîne et postérieurement aux autres traitements de l’effluent gazeux (désulfurisation, dénitrification, dépoussiérage, etc.). Cette voie de capture est généralement basée sur un procédé d’absorption-régénération pouvant mettre en œuvre différents types de solvants (monoéthanolamine, Selexol, ammoniac réfrigéré, etc.)[2]. En ce qui concerne l’oxycombustion, celle-ci générant directement un flux gazeux très riche en CO2, elle nécessitera de se focaliser sur la purification du flux de CO2 (application de procédés de-SOx, de-NOx, etc.). Les performances de ces différentes unités d’épuration devront être étudiées et optimisées au regard de la pureté du CO2 nécessaire pour une bonne mise en œuvre des procédés de conversion de CO2. La seconde étude s’intéressera plus particulièrement à l’étape de conversion du CO2 (voir figure 2) en composés chimiques valorisables tels que le méthanol, le méthane, le monoxyde de carbone, l’acide formique, etc.[3] Cependant, cette étude se focalisera principalement sur le méthanol étant donné son importance mondialement reconnue dans l’industrie chimique, ainsi que son moindre coût énergétique de conversion (comparativement à celui du méthane). En tenant compte de la quantité importante d’hydrogène nécessaire à la conversion du CO2 en méthanol, divers procédés de cogénération produisant simultanément du méthanol, de l’électricité et de l’hydrogène seront évalués dans cette étude. Des méthodes alternatives à l’électrolyse classique pourront être également envisagées afin de produire une quantité suffisante d’hydrogène à moindre coût. Finalement, l’étude globale devrait permettre de proposer un procédé complet et optimisé incluant les traitements des effluents gazeux de la cimenterie, les procédés de capture du CO2 ainsi que ses différentes réutilisations et conversions.