Technologies propres au charbon: un aperçu | Écorestoration

Technologies du charbon propre: un aperçu!

Le charbon est la source de combustible fossile la plus abondante et la plus répandue au monde. Le charbon est un combustible extrêmement important dans le monde et le restera. Environ 23% des besoins en énergie primaire sont couverts par le charbon et 39% de l'électricité est générée à partir du charbon. Environ 70% de la production mondiale d'acier dépend de la matière première du charbon. L'Agence internationale de l'énergie prévoit une augmentation de 43% de son utilisation de 2000 à 2020.

La combustion du charbon produit chaque année environ 9 milliards de tonnes de dioxyde de carbone qui est rejeté dans l'atmosphère. environ 70% de cela provient de la production d'énergie. La combustion du charbon, par exemple pour la production d’électricité, donne lieu à une variété de déchets. Selon d'autres estimations, les émissions de dioxyde de carbone provenant de la production d'électricité représentaient un tiers des émissions mondiales de plus de 25 milliards de tonnes de dioxyde de carbone.

Brûler du charbon sans augmenter les niveaux mondiaux de dioxyde de carbone est un défi technologique majeur. Dans les installations classiques, le charbon est brûlé avec un excès d’air pour donner une combustion complète, ce qui donne du dioxyde de carbone très dilué.

Un nouveau concept de technologies de «charbon épuré» émerge dans le but de relever ce défi et de laisser l'énorme ressource de charbon utilisable par les générations futures sans contribuer au réchauffement planétaire. Les technologies de charbon épuré constituent une variété de réponses en évolution aux préoccupations environnementales de la fin du XX e siècle.

Beaucoup d'éléments ont été appliqués pendant de nombreuses années pour contrôler les émissions. Le nettoyage du charbon par lavage est une pratique courante dans les pays développés depuis un certain temps pour réduire les émissions de cendres et de dioxyde de soufre lors de la combustion du charbon. Les précipitateurs électrostatiques et les filtres en tissu éliminent 99% des cendres volantes des gaz de combustion et ces technologies sont largement utilisées.

La désulfuration des gaz de combustion réduit jusqu'à 97% les rejets de dioxyde de soufre dans l'atmosphère. Le travail à effectuer dépend du niveau de soufre contenu dans le charbon et de l'ampleur de la réduction. Il est largement utilisé dans les pays développés. Les brûleurs à faible émission de NO x permettent aux centrales au charbon de réduire les émissions d'oxydes d'azote jusqu'à 40%. Couplé aux techniques de rechapage, le niveau de NO x peut être réduit de 70% et la réduction catalytique sélective peut éliminer 90% des émissions de NO x .

Des technologies de pointe telles que le cycle combiné de gazéification intégrée et la combustion en lit fluidisé sous pression permettent des rendements thermiques supérieurs de 45%. La gazéification convertit le charbon en gaz combustible avec le maximum d'énergie potentielle provenant du charbon contenu dans le gaz.

L'étape de gazéification est la pyrolyse à partir de 400 ° C, où le charbon, en l'absence d'oxygène, donne rapidement du charbon riche en carbone et des composés volatils riches en hydrogène. Dans la deuxième étape, le charbon est gazéifié à partir de 700 ° C pour produire du gaz, laissant des cendres. Avec l'alimentation en oxygène, le gaz n'est pas dilué avec de l'azote. Les réactions clés sont C + O 2 en CO et la réaction eau-gaz C + H 2 O en CO et H 2 ; la seconde réaction est endothermique.

Dans la gazéification, y compris celle utilisant de l'oxygène, l'apport en O 2 est bien inférieur à ce qui est nécessaire pour une combustion complète afin de produire du CO et de l'H 2 . La réaction de changement d’eau CO + H 2 O donnant CO 2 + H 2 est un élément clé du processus de gazéification visant à capter le dioxyde de carbone et à utiliser l’hydrogène comme carburant final de la turbine à gaz pour la production d’électricité.

Le plus grand défi consiste à réduire suffisamment le coût de ce combustible pour que le «charbon épuré» puisse concurrencer le nucléaire sur la base d’émissions presque nulles pour la puissance de base. Ces technologies évoluent très rapidement car elles ont le potentiel de fournir des émissions quasi nulles. Une autre stratégie d'élimination potentielle consiste à injecter du dioxyde de carbone liquide dans des couches géologiques profondes, telles que des veines de charbon non exploitables, où il est adsorbé pour déplacer le méthane.

Des recherches sur la géo-séquestration du dioxyde de carbone sont en cours dans plusieurs régions du monde. Le principal potentiel semble être les aquifères salins profonds et les champs de pétrole et de gaz épuisés, où le dioxyde de carbone devrait demeurer un gaz supercritique pendant des milliers d'années, avec une certaine dissolution. Le stockage à grande échelle de dioxyde de carbone issu de la production d'énergie nécessite un vaste réseau de canalisations dans les zones à forte densité de population, mais cela a des conséquences pour la sécurité.

De nombreuses centrales au charbon approchent de la retraite et leur remplacement laisse beaucoup de place à une électricité plus propre. Outre l'énergie nucléaire et l'exploitation de sources d'énergie renouvelables, on peut espérer que cela passe par les technologies du «charbon propre», qui ont été placées en tête des priorités en matière de financement de la recherche et du développement.