Le captage du carbone reste insaisissable

Le 1er octobre, une centrale au charbon de Virginie-Occidentale exploitée par American Electric Power (AEP) est devenue la première centrale électrique des États-Unis à pomper une partie de ses émissions de dioxyde de carbone sous terre. Dans le même temps, le département américain de l'Énergie consacre des milliards de dollars de relance à la capture et à la séquestration du carbone. Et FutureGen, un projet soutenu par le gouvernement pour construire la première centrale au charbon à zéro émission, devrait renaître de ses cendres.

Capturez ceci : Une installation de capture et de séquestration du carbone exploitée par American Electric Power et Alstom à la centrale électrique Mountaineer de New Haven, WV.

À première vue, il semble que la capture et la séquestration du carbone (CSC) soient en passe de faire du charbon propre une réalité. Cependant, aucune opération de CSC à l'échelle commerciale n'est sur le point d'être achevée aux États-Unis, et jusqu'à ce qu'un prix du marché soit fixé pour le dioxyde de carbone, les experts disent que les choses ne devraient pas changer.

Tant qu'il n'y aura pas de marché, la technologie ne décollera pas, dit Howard Herzog , ingénieur de recherche principal auprès du MIT Energy Initiative. C'est incroyable qu'il y ait autant de projets en cours qu'aujourd'hui ; ce sont tous des projets de recherche et développement financés par des subventions.

L'American Recovery and Reinvestment Act de 2009 a fourni 3,4 milliards de dollars de financement fédéral pour les projets de CSC, dont 1 milliard de dollars pour FutureGen et plus de 1 milliard de dollars pour d'autres opérations à l'échelle commerciale. Pourtant, même avec cet argent, des obstacles importants subsistent.

De nombreux défis techniques doivent être surmontés, déclare Tom Williams, porte-parole de la société de services publics Duke Energy, qui a récemment investi 17 millions de dollars dans la recherche sur la capture du carbone dans une centrale électrique de gazéification du charbon à Edwardsport, IN, et cherche actuellement financement fédéral pour développer davantage la technologie de capture et de séquestration à l'usine. Les défis des permis, les défis de la séquestration, les défis géologiques, [et] les défis d'efficacité doivent tous être résolus, dit Williams.

L'un des défis géologiques rencontrés par Duke Energy et d'autres enquêteurs sur le CSC est de s'assurer que la pression à l'intérieur des réservoirs situés profondément sous la surface de la terre ne monte pas trop haut lorsque du dioxyde de carbone est injecté. Il n'y a que certains niveaux de sécurité auxquels vous pouvez augmenter la pression avant de vous lancer dans des problèmes de sismicité, dit Herzog.

Ernest Majer , sismologue au Lawrence Berkeley National Laboratory, a informé les membres du Sénat américain en septembre de ces dangers potentiels. Il dit que le pompage souterrain de dioxyde de carbone liquide sous pression a le potentiel de provoquer des tremblements de terre mineurs, bien qu'avec une sélection de site et des taux d'injection appropriés, cela ne devrait pas être un problème. Si vous injectez de gros volumes dans une faille active, alors oui, vous allez avoir des problèmes, mais nous injectons les eaux usées des municipalités depuis des années sans problème, dit-il. Vous avez juste à le concevoir correctement.

Cela signifie notamment mettre en place des systèmes de surveillance fiables pour suivre le mouvement du dioxyde de carbone en profondeur. Les capteurs utilisés dans les champs de pétrole et de gaz sont bien développés à cette fin, bien que des systèmes de surveillance moins coûteux rendraient la séquestration du dioxyde de carbone pour les centrales au charbon plus rentable.

Chaque fois que vous placez un capteur à des milliers de pieds de profondeur, il faut forer un puits de forage qui, selon la profondeur et le diamètre, peut coûter entre 5 [millions] et 10 millions de dollars, explique Ken Humphreys, de FutureGen Alliance. Humphreys dit que des systèmes moins coûteux tels que des capteurs acoustiques qui surveillent le mouvement du dioxyde de carbone à partir de la surface sont actuellement en cours de développement.

Alors que les ingénieurs développent de nouvelles technologies pour la capture et la séquestration du carbone, des revers techniques peuvent être inévitables. AEP, la société de services publics qui a commencé à pomper 2% de ses émissions de dioxyde de carbone sous terre le 1er octobre, avait espéré commencer la séquestration plus tôt, mais le projet a été retardé lorsque les capteurs ont montré une teneur en humidité plus élevée que prévu dans le dioxyde de carbone. Si le gaz liquéfié contient trop d'eau, de l'acide carbonique peut se former, corrodant les tuyaux en acier utilisés pour le transporter sous terre.

Pour ramener la teneur en eau à un niveau sûr, l'AEP a déclaré qu'elle devrait refroidir davantage le dioxyde de carbone pour éliminer l'eau par les précipitations avant de la pomper sous terre. Des tests supplémentaires, cependant, ont révélé que la teneur en humidité avait été mal interprétée et se situait en fait dans des niveaux de sécurité.

Il y a certainement des difficultés de démarrage pour le mettre en place et le faire fonctionner, déclare Gary Spitznogle d'AEP. C'est juste la nature d'un nouveau processus. Tout ne fonctionne pas correctement dans la première itération.

La législation de plafonnement et d'échange actuellement adoptée par le Congrès pourrait aider à accélérer les solutions à bon nombre des problèmes techniques auxquels le CCS est toujours confronté. Mais l'une des plus grandes questions en suspens est de savoir s'il existe suffisamment de réservoirs pour stocker tout le dioxyde de carbone qui peut être capturé.

Les gisements de stockage les mieux étudiés sont d'anciens réservoirs de pétrole et de gaz coiffés de couches de roche non poreuse qui ont maintenu les produits pétrochimiques profondément enfermés sous terre pendant des millions d'années. Pourtant, sur une capacité de stockage de dioxyde de carbone estimée à 3 947 gigatonnes aux États-Unis, seulement 1 % se compose de réservoirs de gaz naturel et de pétrole épuisés. La grande majorité de la capacité – 3 630 gigatonnes – se compose de formations salines profondes qui ont été moins étudiées.

Nous sommes à l'endroit où il n'y a aucun problème à produire des millions de tonnes par an, mais pour résoudre le problème climatique, nous devons produire des milliards de tonnes ou des gigatonnes par an, et à cette échelle, le stockage devient un véritable problème, dit Herzog.

Majer, du Lawrence Berkeley National Laboratory, affirme que des tests à petite échelle tels que le projet pilote d'AEP contribueront grandement à déterminer la viabilité du stockage dans les aquifères salins. Nous ne connaissons pas encore toutes les réponses, mais nous savons à peu près comment obtenir les réponses, dit-il. Et qui sait, la réponse est peut-être encore, ça ne marchera pas.

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