Une nouvelle méthode de fabrication de ciment pourrait réduire les émissions de carbone

Des chercheurs de l'Université George Washington ont assemblé un engin disgracieux qui, selon eux, utilise efficacement l'énergie de la lumière du soleil pour alimenter un nouveau processus chimique permettant de fabriquer de la chaux, l'ingrédient clé du ciment, sans émettre de dioxyde de carbone. L'appareil utilise environ la moitié de l'énergie de la lumière du soleil (les panneaux solaires, en comparaison, ne convertissent que 15 pour cent de l'énergie de la lumière du soleil en électricité).

La production de ciment émet à elle seule 5 à 6 pour cent du total des gaz à effet de serre d'origine humaine, et la majeure partie provient de la production de chaux. Certaines des émissions de gaz à effet de serre de la production conventionnelle de ciment proviennent de l'utilisation de combustibles fossiles pour chauffer le calcaire à des températures élevées, environ 1 500 °C. Remplacer les combustibles fossiles par des énergies renouvelables est simple, mais pas nécessairement économique. Le nouveau travail se concentre sur un problème plus difficile. Environ 60 pour cent des émissions de dioxyde de carbone provenant de la production de ciment sont inhérentes au processus. La chaux est fabriquée en chauffant du calcaire, c'est-à-dire du carbonate de calcium, jusqu'à ce qu'elle libère du dioxyde de carbone.

Le nouveau processus change la chimie. Plutôt que d'émettre du dioxyde de carbone, il convertit le gaz en utilisant une combinaison de chaleur et d'électrolyse pour produire de l'oxygène et du carbone ou du monoxyde de carbone, selon les températures utilisées. Le carbone et le monoxyde de carbone sont tous deux des produits utiles qui auraient autrement pu être fabriqués à partir de combustibles fossiles.

Pour rendre l'électrolyse pratique, les chercheurs ont mélangé du carbonate de calcium solide avec du carbonate de lithium liquide, qui est fondu à des températures optimales pour le processus, soit environ 900 °C. La forme liquide est propice à l'électrolyse. Les températures élevées réduisent la quantité d'électricité nécessaire à l'électrolyse et provoquent la précipitation de la chaux hors du mélange, ce qui facilite sa collecte. (À des températures plus basses, la chaux est plus soluble, elle ne précipite donc pas.)

Pour démontrer le processus, les chercheurs ont construit un appareil qui comprend trois lentilles de Fresnel pour concentrer la lumière du soleil. Deux d'entre eux chauffent le mélange de carbonate de lithium et de calcaire. Ce sont les lentilles les plus grandes. Leur taille relative reflète le fait que la majeure partie de l'énergie nécessaire au processus sert à chauffer le mélange. La troisième lentille, plus petite, concentre la lumière sur une cellule solaire à haut rendement, qui fournit la quantité relativement faible d'électricité nécessaire pour électrolyser le mélange de carbonate chaud.

L'appareil n'est qu'une preuve de concept, pas prêt pour la commercialisation. Il est petit et ne fonctionne que lorsqu'il fait beau, et le fonctionnement intermittent n'est pas idéal pour un processus industriel. Les chercheurs proposent d'utiliser du sel fondu pour stocker la chaleur, un système utilisé dans certaines centrales solaires thermiques. Cela permettrait au processus de fonctionner jour et nuit. L'électricité pourrait provenir de l'utilisation de la chaleur pour générer de la vapeur pour faire tourner une turbine, comme dans une centrale solaire thermique, ou de toute autre source d'électricité.

Lumière Stuart , le professeur de chimie à l'Université George Washington qui a dirigé les travaux, estime que le processus, s'il peut être étendu, pourrait être moins cher que la production de chaux conventionnelle. Il dit qu'il est plus efficace que les panneaux solaires car il utilise des parties du spectre solaire que les cellules solaires ne peuvent pas convertir efficacement en électricité.

Le processus nécessite encore beaucoup d'énergie, dit C12 Énergie PDG Kurt House, qui a développé des procédés de production de béton à faible émission de carbone. Cela dépend de la façon dont vous voulez utiliser l'énergie solaire, dit-il. Si l'efficacité est aussi bonne qu'on le dit, alors je suis d'accord, c'est très, très intéressant. Mais je suis sceptique.

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