Capture et stockage du carbone : la terrible mathématique

Écrit par : Yves Heuillard dans comprendreCO2 le  

Train de charbon

Les fondements mathématiques ultra-simples de la technologie dite de "capture et de stockage du carbone" révèle la folie de l'entreprise. Photo CC Koom Cats Photography]

Transition énergétique oblige, les procédés de capture et de stockage du carbone (CSC) reviennent dans le débat publique. Le principe est en théorie assez simple. Les technologies de CSC consistent à séparer puis à capter le CO2 lors d'un processus industriel, avant, pendant, ou après la combustion de l'énergie fossile, puis à compresser ce CO2 et à l'enfouir sous terre. Les lieux de stockage sont des puits de pétrole ou de gaz vides, ou d'autres réservoirs géologiques naturels supposés étanches (les aquifères salins profonds, les veines de charbon non-exploitables), vers lesquels le CO2 est acheminé via des gazoducs. Reste que la mathématique de la CSC est terrifiante. [Ci-dessus un train de charbon. il en faut plusieurs par jour pour alimenter une centrale électrique]

5 trains de 3000 tonnes de charbon par jour

Imaginez une grosse centrale à charbon comme celle d'EDF au Havre (photo ci-dessous - Wikimedia Commons). Sa puissance est de 1450 MW (mégawatts). Quand elle fonctionne à plein régime elle avale de l'ordre de 15 000 tonnes de charbon par jour. 15 000 tonnes, soit 5 trains lourds transportant chacun 3000 tonnes de charbon (plusieurs locomotives, 60 wagons).

Supposez que ce charbon soit un bon anthracite dont la teneur en carbone est de 90%. À la fin de la journée on a brûlé 13 500 tonnes (90% de 15 000 tonnes) de carbone. Allez hop un petit retour au programme de physique de seconde et nous apprenons que, en brûlant dans l'air, chaque atome Centrale à charbon du Havrede carbone s'associe à deux atomes d'oxygène pour produire une molécule de gaz carbonique (c'est pour ça que le gaz carbonique s'écrit CO2).

Mais pas de chance, les atomes d'oxygène sont un peu plus lourds que les atomes de carbone (1/3 plus lourd exactement). Et un atome de carbone associé à 2 atomes d'oxygène pour former une molécule de CO2 pèse 3,66 fois le poids de l'atome de carbone qu'on vient de brûler.

Et donc quand on a brulé 13 500 tonnes de charbon, à la fin de la journée, le processus de capture et de stockage de carbone doit renvoyer quelque part, dans un trou gigantesque, 49 500 tonnes de gaz carbonique, soit plus de 16 trains de 3000 tonnes de CO2 !  L'histoire ne s'arrête pas là.

Le processus même de la CSC, de l'extraction du gaz carbonique des fumées des centrales à charbon jusqu'à son enfouissement, en passant par sa compression en gaz liquide puis son transport, consomme une quantité non négligeable d'énergie. 10 % disent les plus optimistes, 30 % disent les défenseurs de l'environnement, retenons le chiffre de 20% (c'est le chiffre que retient l'industrie nucléaire).

La mise en oeuvre de la CSC sur une centrale électrique au charbon aboutit donc à consommer 20% de plus de combustible. Et à la fin de la journée, ce n'est plus 49 500 tonnes de gaz carbonique qu'il faut transporter mais près de 60 000 tonnes soit 4 fois plus que le poids de charbon transporté le matin sans la CSC.

Pour un train de charbon "utile", vous devez donc enterrer 4 trains de gaz carbonique. Ce chiffre à lui seul, illustre la terrifiante mathématique de l'opération, opération qu'un élève de seconde, considèrerait probablement comme une pure folie.  

La CSC sans angélisme et sans réductionnisme

Ensuite se pose les problèmes du coût, de la fiabilité de l'opération, des fuites pendant le transport, des fuites des réservoirs géologiques de stockage. Vous trouverez dans notre dossier, "CSC : Capture et Stockage du CO2. De quoi s'agit-il ?" des éléments de réponses à ces questions.

Un problème majeur concerne le contrôle des acteurs de la chaîne de la CSC. Car si vous me donnez 3 millions d'euros pour transporter et enfouir 100 000 tonnes de CO2, disons en Arabie Saoudite, vais-je le faire vraiment ou ouvrir les robinets, et dégazer ni vu ni connu en pleine mer ? Sachant que là, pas de marée noire, pas de produit toxique, pas d'odeur, pas de saveur, aucune trace, aucune conséquence, aucun moyen de prouver le forfait. 

Injection de CO2 dan sun ouits de pétrole à Weyburn (Canada)Et puis à bien raisonner, la CSC est bien mal nommée, car à l'échelle de la planète, elle ne séquestre nullement du carbone.  Etonnant non ? Reprenons l'ensemble du processus : le charbon est extrait des couches géologiques ; il devient gaz carbonique après combustion en capturant l'oxygène de l'air ; puis on injecte le tout dans les couches géologiques. Le carbone retourne donc là ou il était, dans le sol, mais on le séquestre avec de l'oxygène. Le bilan de la CSC, c'est bien de séquestrer de l'oxygène dans le sol, pas du carbone ; sauf à commencer l'histoire à la sortie de la cheminée. La véritable nature de la CSC serait évidente si elle était nommée CSO : capture et stockage de l'oxygène.

Et contrairement à la construction d'une centrale électrique hydraulique, qui évite la production de gaz carbonique, la CSC est, tout au plus, neutre : elle compense, sa propre émission de CO2. Voir à se sujet notre article "À Cancun le charbon devient deux fois plus propre".

Enfouir du carbone pour récupérer du pétrole

Rassurez-vous, si de l'argent public est investi dans la CSC, celle-ci a toutefois au moins un énorme avantage. Le gaz carbonique injecté dans d'anciens puits de pétrole permet, par l'augmentation de pression dans le réservoir, de faire remonter le pétrole restant ; et ce en faisant payer l'opération par les autres.

Et ça marche très bien, c'est ce que fait l'entreprise Encana à la station expérimentale d'enfouissage de CO2 de Weyburn dans la province du Saskatchewan, au Canada. La CSC va permettre d'étendre la durée de vie du gisement de pétrole d'un bonne vingtaine d'année et d'augmenter la quantité totale de pétrole extraite de 34%. (Source Zero emissions ptaform).

Ah mais alors, c'est bien la CSC ! J'arrête l'éco-conduite.  

Commentaires (5)Add Comment
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Par Greg, 18 mars, 2013
- le volume de CO2 à stocker n'est pas réellement problématique. On estime la capacité de stockage de tous les gisements épuisés à 1000 ans d'émissions de CO2 au niveau de 2008.
- tu as raison pour la récupération assistée. Mais ce débouché est infime, comparé à la quantité de CO2 qui pourrait être stocké
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Par Greg, 18 mars, 2013
- certains secteurs industriels comme la sidérurgie et le ciment (indispensables à une transition énergétique ; comment allons-nous construire des éoliennes, et des bâtiments conformes aux nouvelles normes ?) sont arrivés au maximum de leur modernisation, et restent très polluants. La plupart des projets CSC, outre sur les centrales à charbon, sont destinés à ce type d'industrie.
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Par Greg, 18 mars, 2013
- les énergies renouvelables ne sont pas toutes sans émission. La biomasse par exemple est une énergie renouvelable couramment citée dans les débats écologiques, et coupler cette technologie avec un système de CSC permettrait d'en faire une énergie renouvelable et sans émissions
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Par Greg, 18 mars, 2013
- le CSC n'a jamais eu vocation à se substituer aux énergies dé-carbonées. Mais la transition énergétique sera longue, et l'urgence du dérèglement climatique nous oblige à prendre des mesures rapidement applicables
Pour autant le CSC est une alternative écologique
Par Greg, 18 mars, 2013

Le CSC n'est pas incompatible avec l'écologie pour plusieurs raisons :

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