Une façon plus propre d'utiliser le charbon

Le charbon est abondant et bon marché, mais sa combustion est une sale affaire. Cette semaine, des chercheurs de l'Ohio State University ont annoncé une étape importante dans le développement d'une manière beaucoup plus propre d'utiliser l'énergie du charbon, un processus appelé boucle chimique qui a le potentiel de réduire ou d'éliminer un large éventail de polluants, y compris le dioxyde de carbone et le smog. formant des oxydes d'azote.

Charbon de nettoyage : Une usine pilote à Ohio State démontre un processus de bouclage chimique qui pourrait remplacer la combustion dans les centrales électriques.

Une version de la technologie a fonctionné en continu pendant plus d'une semaine dans une installation d'essai de 25 kilowatts, ont rapporté les chercheurs, la plus longue durée d'un tel processus. Le test réussi ouvre la voie à la montée en puissance de la technologie dans une centrale de démonstration d'un mégawatt qui est prévue en collaboration avec la société énergétique Babcock et Wilcox.

Dans les centrales à charbon ordinaires, le charbon est pulvérisé pour faire une fine poudre, puis brûlé dans l'air pour produire de la vapeur pour entraîner des turbines. Ce processus produit des flammes très chaudes qui peuvent créer de l'oxyde d'azote polluant, et le dioxyde de carbone généré est difficile à isoler et à capturer car il ne constitue qu'une petite fraction des gaz d'échappement.

Dans le bouclage chimique, le charbon ne réagit pas avec l'air. Au lieu de cela, il est exposé à des matériaux contenant de l'oxygène tels que l'oxyde de fer. Le charbon réagit avec ces matériaux et l'énergie contenue dans le charbon rompt la liaison entre l'oxygène et le fer. La réaction produit du gaz carbonique presque pur et du fer métallique (avec le minéral wüstite). L'électricité est générée lorsque le fer est déplacé hors de la chambre de réaction et est essentiellement brûlé, c'est-à-dire laissé réagir avec l'oxygène de l'air. Cela libère de la chaleur pour produire de la vapeur.

Ce processus plutôt alambiqué présente au moins deux avantages. Il produit un flux pur de dioxyde de carbone qui est facile à capturer et prêt à être stocké sous terre. Et la combustion du fer dans l'air a également lieu à des températures plus basses qui ne produisent pas d'oxyde d'azote.

Le processus a été initialement suggéré comme un moyen d'améliorer l'efficacité des centrales électriques. Maintenant, l'espoir est qu'il pourrait, s'il est déployé à grande échelle, être l'un des moyens les moins chers de réduire les émissions de dioxyde de carbone, entraînant seulement une petite augmentation du coût de l'électricité.

Une approche alternative à la production de flux de dioxyde de carbone de haute pureté consiste à brûler du charbon dans de l'oxygène pur. Mais l'équipement pour produire de l'oxygène pur est coûteux.

Fan de Liang-Shih , professeur de génie chimique et biomoléculaire à l'Ohio State, affirme que son procédé pourrait s'avérer peu coûteux. Il dit que d'autres ont eu des difficultés à utiliser l'oxyde de fer en raison de sa capacité limitée à transporter l'oxygène. Mais il a développé un nouveau type de réacteur qui améliore la capacité pratique de transport d'oxygène de l'oxyde de fer, diminuant la quantité de matériau nécessaire et améliorant la rentabilité.

Les chercheurs de l'Ohio State étudient également une autre version du bouclage chimique, dans lequel le charbon est gazéifié et la combinaison résultante d'hydrogène et de monoxyde de carbone, appelée gaz de synthèse, réagit avec l'oxyde de fer (voir Utilisation de la rouille pour capturer le CO2 des centrales à charbon). La construction d'une usine pilote de 250 kilowatts a commencé pour tester cette approche. Le test récent élimine l'étape de gazéification en utilisant du charbon pulvérisé au lieu du gaz de synthèse, ce qui pourrait potentiellement être moins cher.

Les travaux sont financés par le Laboratoire national de technologie énergétique du ministère de l'Énergie, qui a contribué à développer la technologie de fracturation hydraulique à l'origine du boom actuel du gaz naturel aux États-Unis. NETL finance également une autre approche du bouclage chimique, qui utilise du sulfate de calcium plutôt que de l'oxyde de fer. Cette technologie, développée par Alstom, a été démontrée dans une installation de trois mégawatts l'année dernière. Le travail de l'État de l'Ohio en est à un stade précoce, mais Fan dit que son approche pourrait utiliser beaucoup moins de matériel, ce qui la rendrait plus pratique.

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