Bioénergie avec captage et stockage du carbone

La bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS) est une technologie potentielle d’atténuation des gaz à effet de serre qui produit des émissions négatives de dioxyde de carbone en combinant l’utilisation de la bioénergie (énergie tirée de la biomasse) avec le captage et le stockage géologiques du carbone. Le concept de BECCS découle de l’intégration des arbres et des cultures, qui extraient le dioxyde de carbone (CO 2 ) de l’atmosphère au fur et à mesure de leur croissance, de l’utilisation de cette biomasse dans les industries de transformation ou les centrales électriques, et de la capture et du stockage du carbone via Injection de CO 2 dans des formations géologiques.L’élimination et le stockage du dioxyde de carbone sous d’autres formes que BECCS incluent des technologies telles que le biochar, le captage de l’air par le dioxyde de carbone, l’enfouissement de biomasse et l’altération améliorée.

Selon un récent rapport de Biorecro, la capacité totale de BECCS actuellement en service s’élève à 550 000 tonnes de CO 2 / an, réparties entre trois installations différentes (en janvier 2012).

Dans le quatrième rapport d’évaluation du Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) du GIEC, le BECCS a été présenté comme une technologie essentielle pour atteindre les objectifs de concentration atmosphérique à faible teneur en dioxyde de carbone. La Royal Society a estimé que les émissions négatives pouvant être générées par BECCS équivalaient à une diminution de 50 à 150 ppm des concentrations de dioxyde de carbone dans l’atmosphère mondiale et, selon l’Agence internationale de l’énergie, le scénario d’atténuation du changement climatique de la carte BLUE demande davantage de moins de 2 gigatonnes d’émissions de CO 2 négatives par an avec BECCS en 2050. Selon l’Université de Stanford, 10 gigatonnes sont réalisables à cette date.

L’Imperial College London, le Met Office britannique Had Centre, le Centre Tyndall de recherche sur le changement climatique, le Walker Institute for Climate System Research et le Grantham Institute for Climate Change ont publié un rapport conjoint sur les technologies d’élimination du dioxyde de carbone partie du programme de recherche AVOID: Eviter les dangereux changements climatiques, déclarant que « Globalement, parmi les technologies étudiées dans ce rapport, BECCS a la plus grande maturité et qu’il n’existe aucun obstacle pratique majeur à son introduction dans le système énergétique actuel. le produit prendra en charge le déploiement précoce.  »

Selon l’OCDE, « la réalisation des objectifs de concentration inférieure (450 ppm) dépend de manière significative de l’utilisation du BECCS ».

Bioénergie

Options de mise à l’échelle
La bioénergie est souvent considérée comme un substitut potentiellement «neutre en carbone» à grande échelle des combustibles fossiles. Par exemple, l’Agence internationale de l’énergie considère la bioénergie comme une source potentielle de plus de 20% d’énergie primaire d’ici 2050. Un rapport du Secrétariat de la CCNUCC évalue le potentiel de la bioénergie à 800 exadjoules par an (EJ / an), ce qui dépasse de beaucoup les consommation énergétique globale actuelle.Actuellement, l’humanité utilise environ 12 milliards de tonnes de biomasse végétale par an (réduisant de 23,8% la biomasse disponible pour les écosystèmes terrestres), son énergie chimique n’est que de 230 EJ. Les pratiques existantes de l’agriculture et de la foresterie n’augmentent pas la production totale de biomasse sur la planète, elles ne font que la redistribuer à partir d’écosystèmes naturels au profit des besoins humains. Satisfaire aux dépens des biocarburants avec 20 à 50% des besoins en énergie signifierait une augmentation de la quantité de biomasse produite sur les terres agricoles d’un facteur 2 à 3. Parallèlement à cela, il sera nécessaire de fournir de la nourriture à une population croissante. Dans le même temps, le niveau actuel de la production agricole affecte déjà 75% de la superficie des terres libérées des déserts et des glaciers, ce qui entraîne un stress exorbitant sur les écosystèmes et des émissions de CO 2 importantes. La possibilité de recevoir de grandes quantités de biomasse supplémentaire à l’avenir est donc très problématique.

« Neutralité carbone » de la bioénergie
BECCS est basé sur la notion que la bioénergie a la propriété de «neutralité carbone», c’est-à-dire qu’obtenir de l’énergie à partir de plantes ne conduit pas à l’ajout de CO 2 à l’atmosphère. Ce point de vue est critiqué par des scientifiques mais figure dans les documents officiels de l’Union européenne. En particulier, il sous-tend la directive sur l’augmentation de la part de la bioénergie à 20% et celle des biocarburants dans les transports à 10% d’ici 2020. Parallèlement, de plus en plus de preuves scientifiques remettent en question cette thèse. La culture de plantes pour la production de biocarburants signifie que les terres doivent être enlevées et libérées de toute végétation qui pourrait naturellement éliminer le carbone de l’atmosphère. En outre, de nombreuses étapes du processus de production de biocarburants entraînent également des émissions de CO 2 . Le fonctionnement de l’équipement, le transport, le traitement chimique des matières premières, la perturbation de la couverture du sol s’accompagnent inévitablement d’émissions de CO 2 dans l’atmosphère. Dans certains cas, le bilan final peut être pire que lors de la combustion de combustibles fossiles. Une autre option de la bioénergie consiste à obtenir de l’énergie à partir de divers déchets d’agriculture, de travail du bois, etc. Cela implique de retirer ces déchets du milieu récepteur où, lors de phénomènes naturels, le carbone qu’ils contiennent pourrait en général passer dans le sol en cours de décomposition. . Au lieu de cela, il est libéré dans l’atmosphère lorsqu’il est brûlé.

Les évaluations intégrales des technologies bioénergétiques basées sur le cycle de vie fournissent un large éventail de résultats, que l’on tienne compte des changements directs ou indirects dans l’utilisation des terres, de la possibilité d’obtenir des sous-produits (par exemple, des aliments pour bétail), de la serre. rôle de l’oxyde nitreux provenant de la production d’engrais et d’autres facteurs.Selon Farrell et al. (2006), les émissions de biocarburants provenant des cultures céréalières sont inférieures de 13% à celles de l’essence conventionnelle. Une étude de la US Environmental Protection Agency a montré qu’avec un horizon de temps de 30 ans, le biodiesel issu de céréales, comparé aux carburants classiques, allait d’une réduction de 26% à une augmentation des émissions de 34%, en fonction des hypothèses retenues.

« Dette carbone »
L’utilisation de la biomasse dans le secteur de l’énergie électrique est associée à un autre problème de neutralité carbone, qui n’est pas typique des biocarburants pour le transport. En règle générale, dans ce cas, nous parlons de brûler du bois. Le CO 2 provenant du bois en combustion pénètre dans l’atmosphère directement lors du processus de combustion et son extraction s’effectue lorsque de nouveaux arbres poussent pendant des dizaines et des centaines d’années. Ce décalage temporel est généralement appelé «dette carbone» et atteint deux cents ans pour les forêts européennes. De ce fait, la «neutralité carbone» du bois en tant que biocarburant ne peut être atteinte à court et moyen terme, alors que les résultats de la modélisation du climat indiquent la nécessité d’une réduction rapide des émissions. L’utilisation d’arbres à croissance rapide associée à l’utilisation d’engrais et d’autres méthodes d’agriculture industrielle conduit à remplacer les forêts par des plantations contenant beaucoup moins de carbone que les écosystèmes naturels. La création de telles plantations entraîne une perte de biodiversité, l’épuisement des sols et d’autres problèmes environnementaux, similaires aux conséquences de la propagation de la monoculture de céréales.

Implications pour les écosystèmes
Selon une étude publiée dans la revue Science, l’introduction des émissions de CO 2 provenant des combustibles fossiles, tout en ignorant les émissions de biocarburants, augmentera la demande de biomasse qui, d’ici à 2065, transformera pratiquement toutes les forêts naturelles, prairies et autres écosystèmes restants. plantations de biocarburants. Les forêts sont déjà détruites pour les biocarburants. La demande croissante de pellets conduit à l’expansion du commerce international (principalement avec l’approvisionnement de l’Europe), menaçant les forêts du monde entier. Par exemple, le producteur d’électricité anglais Drax prévoit de produire la moitié de sa capacité de 4 GW à partir de biocarburants. Cela signifie qu’il est nécessaire d’importer 20 millions de tonnes de bois par an, soit deux fois plus que ce qui est récolté au Royaume-Uni.
Rentabilité énergétique des biocarburants

La capacité des biocarburants à servir de source d’énergie principale dépend de son efficacité énergétique, c’est-à-dire du rapport entre l’énergie utile reçue et l’énergie dépensée. Le bilan énergétique de l’éthanol à base de grains est discuté dans Farrell et al. (2006). Les auteurs concluent que l’énergie extraite de ce type de combustible est nettement supérieure à la consommation d’énergie nécessaire à sa production. En revanche, Pimentel et Patrek prouvent que les coûts énergétiques sont récupérables de 29% de plus. L’écart est principalement dû à l’évaluation du rôle des sous-produits qui, selon des estimations optimistes, peuvent être utilisés pour l’alimentation du bétail et permettent de réduire les besoins en production de soja.

Impact sur la sécurité alimentaire
Étant donné que, malgré des années d’effort et des investissements substantiels, la production de carburant à partir d’algues ne peut pas être extraite des laboratoires, les biocarburants nécessitent la suppression des terres agricoles. Selon les données de l’AIE pour 2007, la production annuelle de 1 EJ de biocarburant pour le transport nécessite 14 millions d’hectares de terres agricoles par an, soit 1% du carburant pour le transport nécessite 1% des terres agricoles.

Séquestration et stockage du carbone

Fondements physiques
La principale méthode de séquestration et de stockage du carbone est son injection dans le sous-sol. Compte tenu des propriétés physiques du CO 2 et du gradient géothermique avec une profondeur d’injection de plus de 750 mètres, le CO 2 se trouvera généralement dans un état supercritique. La densité du CO 2 injecté lors du passage à l’état supercritique est de 660 kg / m 3, avec une augmentation de la profondeur d’injection, elle augmente. Selon la ZEP, 90% de toutes les possibilités d’élimination du CO 2 fournissent des aquifères salifères dans les entrailles de la Terre remplies de solution saline, et il est parfois possible d’utiliser les champs de pétrole et de gaz développés.

L’injection de CO 2 dans le sous-sol entraîne un gonflement de la surface de la Terre au-dessus du site d’injection, ce qui peut être observé depuis les satellites. Une autre méthode de contrôle du comportement du CO 2 sur le site de stockage consiste en des tests sismiques au cours desquels des oscillations des ondes de sol provoquées par l’explosion de charges d’essai à la dynamite ou de générateurs spéciaux d’ondes sismiques sont enregistrées et analysées. L’exactitude des méthodes de contrôle existantes n’est pas suffisante pour évaluer le succès des projets et la détection des fuites. Il n’existe actuellement aucun modèle fiable pour l’interaction du CO 2 , de la saumure et des roches. Il est donc impossible de prédire avec certitude les effets physiques et chimiques de cette interaction. Cela conduit à une incertitude dans l’évaluation des résultats à long terme de l’élimination du CO 2 . On sait que l’interaction du CO 2 avec une solution saline confère à cette dernière des propriétés acides, ce qui conduit à la dissolution de carbonates dans le «bouclier» minéral, ainsi qu’à l’érosion des silicates. Les réactions chimiques impliquant du CO 2 supercritique et des roches peuvent créer des zones de haute perméabilité, ce qui entraîne une fuite progressive de CO 2 . Des phénomènes similaires ont été observés lors de l’expérience d’injection de CO 2 dans la formation de Frio sur la côte du golfe du Mexique aux États-Unis. La solution à la question de l’adéquation du «bouclier» minéral au confinement du CO 2 séquestré nécessite un grand nombre de contrôles et d’expériences. Cela est dû au fait qu’il est très difficile de déterminer les caractéristiques de résistance et de déformation des formations rocheuses, y compris la nucléation, le développement et l’interaction des vides et des fissures, ainsi que toute pénétration de CO 2 àtravers les défauts de la couche supérieure de minéraux située au-dessus représente une menace potentielle pour l’environnement. « Comportement » géochimique du CO 2 supercritique dans des formations géologiques à haute température et pression peu étudiées. Les possibilités de tests expérimentaux dans des conditions de reconstitution artificielle sont limitées en raison de la difficulté d’extrapoler les résultats de ces tests sur une période d’au moins plusieurs décennies. On sait que le ciment Portland ordinaire ne peut résister à de telles conditions.

Estimation de la disponibilité d’un lieu approprié dans des formations géologiques
Les auteurs de la recherche réalisée par Economides 2010 contestent l’opinion largement répandue selon laquelle il existe suffisamment d’espace dans les profondeurs pour évacuer le CO 2. Ils notent que l’approche analytique est dominante dans la littérature, selon laquelle la pression à la limite de la le réservoir ne change pas lors de l’injection de CO 2 , il existe une capacité de réservoir supposée implicitement à l’infini. Cela facilite les calculs, mais peut conduire à des conclusions erronées. En réalité, la constance de la pression n’est possible que si le réservoir communique avec la surface de la Terre ou le fond de l’océan, ce qui, selon les auteurs, le rend impropre à l’injection de CO 2 . Dans cet article, un modèle analytique d’un réservoir fermé est proposé, les calculs effectués sur cette base nous permettent d’estimer la capacité disponible de formations géologiques connues. Les résultats diffèrent significativement des estimations dans la littérature de 1 à 4% de leurs volumes poreux, 1% est considéré comme la limite supérieure et la valeur probable de la capacité est de 0,01%, ce qui amène les auteurs à conclure que le CFS est pratiquement inutile comme moyen de réduire les émissions. Les auteurs mentionnent également certaines données du projet Sleipner en cours. Bickle et al. L’année 2007 indique que la propagation radiale du CO 2 s’est avérée beaucoup moins importante que prévu, avec une pénétration significative du CO 2 dans les couches les plus élevées de la roche. Les conclusions d’Economides 2010 ont suscité une réaction extrêmement négative de la part des chercheurs participant à des projets de démonstration pour l’élimination du CO 2 . Dans sa réponse officielle, la principale organisation européenne dans ce domaine, ZEP, a déclaré que «les réservoirs ont généralement des frontières ouvertes, de sorte que les flux d’eau puissent s’écouler horizontalement et verticalement», sans dommage pour le maintien du CO 2injecté. En outre, la mobilité du CO 2 dans les formations géologiques est, à leur avis, utile pour le relier par le biais de mécanismes physiques et chimiques actifs depuis des centaines, voire des milliers d’années. D’autre part, dans la littérature scientifique, l’idée de la fermeture en tant que propriété nécessaire des réservoirs souterrains est largement répandue. Par exemple, Shukla et al., Dans son analyse des travaux scientifiques sur le SCF, indique qu ‘«un stockage efficace à long terme du CO 2 n’est possible que si le lieu de stockage est suffisamment étendu et isolé, et si le réservoir de roches du réservoir avoir des propriétés de rétention suffisantes. Ces formations à faible perméabilité devraient empêcher la migration du CO 2 supercritique hors du réservoir ou une éventuelle contamination à la surface.  »

Les résultats des projets de démonstration
La Norvège occupe la première place dans la création de projets pilotes du CSA. Un grand projet (Sleipner) est opérationnel depuis 1996, un autre devait ouvrir ses portes à Mangstat. Les options de financement sont déterminées par la taxe sur le carbone en Norvège. Le projet à Mangstat a été réalisé avec beaucoup de difficultés et de retards, les coûts financiers ont été 10 fois supérieurs aux estimations initiales. En septembre 2013, il a finalement été fermé.
Le projet Sleipner est implanté en mer du Nord sur des plates-formes offshore à 250 km des côtes norvégiennes. Lancé en octobre 2006, environ 1 million de tonnes de CO 2 séparé du gaz naturel sont pompées dans les entrailles de la terre. L’injection est réalisée à travers un puits à une profondeur d’environ 1000 mètres. Le CO 2 pénètre dans l’aquifère de grès d’une épaisseur d’environ 200 mètres. Des tests sismiques ont été effectués en 1999, 2001 et 2002. Leurs résultats sont déconcertants, car la distribution horizontale du CO 2 s’est révélée bien inférieure aux prévisions, un bon accord avec la théorie a été obtenu avec la quantité de CO 2 dans les profondeurs de 19 % de uploadé. Peter M. Hogan, directeur de l’Institut de géophysique (Université de Bergen) a expliqué les raisons possibles: «Les couches ont déjà commencé à se remplir. Les fuites se produisent à travers de fines couches d’argilite. L’accord des données de mesure et du modèle théorique nécessite soit de reconnaître la capacité de pénétration du CO 2 d’un ordre de grandeur inférieur à celui mesuré sur des échantillons de carotte, soit de supposer que l’épaisseur de la couche de CO 2 issue d’observations sismiques est excessive. Il est également possible que la concentration de CO 2 soit faible et que celui-ci ne se trouve plus sur le lieu de stockage. ”Plus tard, une faille inconnue auparavant a été découverte dans des formations géologiques situées au fond de la mer, à 25 km du site d’injection, et des gaz en sortent. Néanmoins, les chercheurs trouvent peu probable qu’il y ait une fuite du réservoir de Sleipner à travers cette faille.

Le projet In Salah en Algérie, le deuxième en importance après le Sleipner norvégien, a débuté ses activités en 2004. Le CO 2 a été éliminé, séparé du gaz naturel lors de sa préparation en vue de sa livraison au consommateur. Un total de 3 puits travaillés, la profondeur de sépulture était de 1800 m.L’injection de CO 2 dans le sous-sol a été stoppée en 2011, 4 millions de tonnes ont été enfouies au total. Le début de la destruction de la couche de couverture de roches et la pénétration du CO 2 plus près de la surface ont été constatés. Le processus est fixé par observation satellite. Une fracturation hydraulique par inadvertance au cours du processus d’injection, similaire à celle utilisée dans la production de pétrole, est reconnue comme un mécanisme probable de destruction.

Le projet Boundary Dam est une mise à niveau de l’un des groupes électrogènes au charbon de la province canadienne de la Saskatchewan, au cours duquel il a installé des équipements permettant de capter 90% du CO 2 généré lors de la combustion du combustible, qui sera utilisé plus tard pour EOR. Il a annoncé qu’il capturerait 1 million de tonnes de CO 2 par an, soit une capacité de 110 MW (avant la modernisation de 139 MW). Les critiques ont indiqué que pas plus de la moitié du CO 2capturé resterait dans le sol en raison de fuites dans la phase de RAP. La centrale a été mise en service en octobre 2014, devenant ainsi le premier exemple d’utilisation d’USD dans une centrale au charbon. En 2015, le document interne de la compagnie d’électricité indiquait de «graves défauts de conception» du système de capture, ce qui entraînait des défaillances et des dysfonctionnements systématiques, de sorte que ce système ne fonctionnait pas plus de 40% du temps. La société – le développeur, selon le même document, « n’avait ni le désir ni la capacité » d’éliminer ces défauts de conception « fondamentaux ». La compagnie d’électricité n’était pas en mesure de remplir ses obligations de fournir du CO 2 à l’industrie pétrolière, elle a été obligée de les réviser et de payer une amende. Un certain nombre de médias faisant autorité ont critiqué le volet économique du projet dans leurs publications. Les critiques soulignent que les contribuables et les consommateurs d’électricité devront supporter des coûts de plus d’un milliard de dollars canadiens, alors qu’il existe une alternative beaucoup moins chère sous la forme d’éoliennes. Dans le même temps, le projet est rentable pour une société pétrolière qui reçoit du CO 2 pour la RAP.

Échelle d’infrastructure et timing
Le climatologue Andy Skus estime les volumes de stockage de CO 2 requis et l’infrastructure requise à cet effet dans le scénario de Van Vuuren et al. (2011). Lors de la combustion de combustibles fossiles, la quantité de CO 2 produite était de 2,8 à 3,7 masse de combustible. Les calculs font apparaître une énorme masse de CO 2 , qui devra être placée annuellement dans des sites de sépulture d’ici à la fin du siècle: environ quatre masses de combustibles fossiles extraites en 2000 0,6 g / cm 3, cela nécessitera l’injection du volume du sous-sol du lac Eri tous les 7 à 8 ans. Comme il n’ya pas de vide d’un tel volume dans les profondeurs, les liquides qui s’y trouvent (principalement des solutions salines) seront expulsés vers la surface, ce qui entraînera de graves conséquences.En outre, les sites d’enterrement à de telles échelles se révéleront inévitablement loin d’être idéaux pour les propriétés géologiques, ce qui augmentera les coûts et entraînera des risques supplémentaires. Si nous prenons comme base la valeur de 2 millions de tonnes par an, à partir de 2030, il est nécessaire de commander un tel projet par jour pendant 50 ans. À un prix de 50 dollars la tonne, les dépenses auraient atteint un montant astronomique de 2 billions de dollars à la fin du siècle. dans l’année. Selon l’auteur, il n’est pas prudent d’espérer la mise en œuvre de tels plans. Le professeur Vaclav Zmil a des conclusions similaires. Selon lui, la séquestration d’un dixième seulement des émissions mondiales de CO 2 actuelles (moins de 3Gt) nécessitera la création d’une industrie mondiale capable de pomper du gaz comprimé souterrain d’une valeur égale ou supérieure à celle de l’infrastructure mondiale actuelle de production de pétrole qui a été créée au cours des prochaines années. siècle. Dans le même temps, contrairement à l’industrie pétrolière, qui avait un intérêt économique évident à faire d’énormes investissements dans ses infrastructures, nous parlons de financement aux dépens des contribuables des pays riches et dans un délai beaucoup plus court.Les estimations ci-dessus de l’ampleur de l’infrastructure sont approximatives, puisqu’elles ne reposent que sur une estimation du volume de CO 2 injecté. Les problèmes d’infrastructure en cours de création et d’exploitation ne sont pas pris en compte.

Émission négative
Le principal attrait de BECCS réside dans sa capacité à générer des émissions négatives de CO 2 .La capture du dioxyde de carbone à partir de sources de bioénergie élimine efficacement le CO 2 de l’atmosphère.

La bioénergie est dérivée de la biomasse qui est une source d’énergie renouvelable et sert de puits de carbone au cours de sa croissance. Au cours des processus industriels, la biomasse brûlée ou traitée re-libère le CO 2 dans l’atmosphère. Le procédé aboutit donc à une émission nette zéro de CO 2 , même si celle-ci peut être modifiée de manière positive ou négative en fonction des émissions de carbone associées à la croissance, au transport et au traitement de la biomasse, voir ci-dessous sous les considérations environnementales. La technologie de captage et de stockage du carbone (CSC) sert à intercepter la libération de CO 2 dans l’atmosphère et à la rediriger vers des sites de stockage géologiques. Le CO 2 d’origine biomasse est non seulement rejeté par les centrales électriques alimentées à la biomasse, mais également lors de la production de pâte à papier destinée à la fabrication de papier et lors de la production de biocarburants tels que le biogaz et le bioéthanol. La technologie BECCS peut également être utilisée sur de tels procédés industriels.

On prétend que grâce à la technologie BECCS, le dioxyde de carbone est emprisonné dans les formations géologiques pendant de très longues périodes, alors qu’un arbre ne stocke son carbone que pendant sa vie. Dans son rapport sur la technologie de captage et de stockage du CO2, le GIEC prévoit que plus de 99% du dioxyde de carbone stocké lors de la séquestration géologique restera probablement en place pendant plus de 1000 ans. Tandis que d’autres types de puits de carbone tels que l’océan, les arbres et le sol peuvent entraîner des boucles de rétroaction négatives à des températures plus élevées, la technologie BECCS offrira probablement une meilleure permanence en stockant le CO 2 dans des formations géologiques.

On pense que la quantité de CO 2 rejetée à ce jour est trop importante pour pouvoir être absorbée par les éviers classiques tels que les arbres et le sol afin d’atteindre les objectifs de réduction des émissions. Outre les émissions actuellement accumulées, il y aura d’importantes émissions supplémentaires au cours de ce siècle, même dans les scénarios de réduction des émissions les plus ambitieux. BECCS a donc été suggéré comme une technologie permettant d’inverser la tendance des émissions et de créer un système mondial d’émissions négatives nettes. Cela implique que les émissions seraient non seulement nulles, mais négatives, de sorte que non seulement les émissions, mais la quantité absolue de CO 2 dans l’atmosphère seraient réduites.

Application

La source Source de CO 2 Secteur
Centrales électriques La combustion de biomasse ou de biocarburant dans des générateurs à vapeur ou à gaz libère du CO 2 en tant que sous-produit Énergie
Centrales thermiques La combustion de biocarburants pour la génération de chaleur dégage du CO 2 entant que sous-produit. Habituellement utilisé pour le chauffage urbain Énergie
Usines de pâtes et papiers
  • CO 2 produit dans les chaudières de récupération
  • CO 2 produit dans les fours à chaux
  • Pour les technologies de gazéification, le CO 2 est produit lors de la gazéification de la liqueur noire et de la biomasse telles que l’écorce d’arbre et le ligneux.
  • De grandes quantités de CO 2 sont également libérées par la combustion du gaz de synthèse, un produit de la gazéification, dans le processus du cycle combiné.
Industrie
Production d’éthanol La fermentation de la biomasse, telle que la canne à sucre, le blé ou le maïs, dégage du CO2 sous forme de sous-produit Industrie
Production de biogaz Dans le processus de valorisation du biogaz, le CO 2 est séparé du méthane pour produire un gaz de meilleure qualité Industrie

La technologie
La principale technologie de captage du CO 2 à partir de sources biotiques utilise généralement la même technologie que le captage de dioxyde de carbone à partir de combustibles fossiles classiques. En gros, il existe trois types de technologies: post-combustion, pré-combustion et oxy-combustion.

Coût
Le potentiel technique durable des émissions négatives nettes avec BECCS a été estimé à 10 Gt d’équivalent CO 2 par an, avec un potentiel économique atteignant 3,5 Gt d’équivalent CO 2 par an pour un coût inférieur à 50 € / tonne et jusqu’à 3,9 Gt d’équivalent CO 2 par an pour un coût inférieur à 100 € / tonne.

Actuellement, la plupart des systèmes BECCS schématiques ne sont pas rentables comparés au CCS normal. Le GIEC indique que le coût du BECCS est estimé entre 60 et 250 dollars par tonne de CO 2 . Par ailleurs, les coûts « normaux » du CSC (provenant du traitement du charbon et du gaz naturel) ont été ramenés à moins de 35 dollars par tonne. Avec des tests limités à grande échelle, BECCS doit relever de nombreux défis pour devenir une alternative financièrement viable.

Politique
Conformément au protocole de Kyoto en vigueur, les projets de captage et de stockage du carbone ne sont pas applicables en tant qu’outil de réduction des émissions à utiliser dans le cadre du Mécanisme de développement propre (MDP) ou des projets de mise en œuvre conjointe (MOC).Reconnaître les technologies de captage et de stockage du CO2 comme un outil de réduction des émissions est essentiel pour la mise en œuvre de telles installations, car il n’existe aucune autre motivation financière pour la mise en œuvre de tels systèmes. Il existe un soutien croissant en faveur de l’inclusion de la CSC et de la BECCS fossiles dans le protocole. Des études comptables sur la manière dont cela peut être mis en œuvre, y compris BECCS, ont également été réalisées.

Techno-économie de BECCS et du projet TESBiC
L’évaluation technico-économique la plus importante et la plus détaillée de BECCS a été réalisée en 2012 par cmcl innovations et le groupe TESBiC (étude technoéconomique de la biomasse sur CSC). Ce projet recommandait l’ensemble le plus prometteur de technologies de production d’énergie alimentées à la biomasse, couplées au carbone. capture et stockage (CCS). Les résultats du projet ont abouti à une «feuille de route détaillée sur le captage et le stockage de biomasse» pour le Royaume-Uni.

Considérations environnementales
Certaines des considérations environnementales et autres préoccupations relatives à la mise en œuvre généralisée de BECCS sont similaires à celles de CCS. Cependant, la critique vis-à-vis du captage et du stockage du carbone est en grande partie fondée sur le fait qu’elle pourrait renforcer la dépendance aux combustibles fossiles épuisables et à l’extraction minière envahissante. Ce n’est pas le cas avec BECCS, car il repose sur la biomasse renouvelable. Cependant, il y a d’autres considérations qui impliquent BECCS et ces préoccupations sont liées à l’utilisation accrue possible des biocarburants.

La production de biomasse est soumise à diverses contraintes de durabilité, telles que: la rareté des terres arables et de l’eau douce, la perte de la biodiversité, la concurrence avec la production alimentaire, la déforestation et la pénurie de phosphore. Il est important de veiller à ce que la biomasse soit utilisée de manière à maximiser les avantages énergétiques et climatiques. Certains scénarios de déploiement du système BECCS ont été critiqués, dans lesquels une très forte dépendance serait fondée sur un apport accru de biomasse.

Il faudrait de vastes zones de terre pour exploiter BECCS à l’échelle industrielle. Pour éliminer 10 milliards de tonnes de CO 2 , il faudrait 300 millions d’hectares de terres (plus grandes que l’Inde).En conséquence, BECCS risque d’utiliser des terres mieux adaptées à l’agriculture et à la production alimentaire, en particulier dans les pays en développement.
Ces systèmes peuvent avoir d’autres effets secondaires négatifs. Cependant, il n’est actuellement pas nécessaire d’étendre l’utilisation des biocarburants dans les applications énergétiques ou industrielles pour permettre le déploiement du système BECCS. Il existe déjà aujourd’hui des émissions considérables de sources ponctuelles de CO 2 dérivé de la biomasse, qui pourraient être utilisées pour le BECCS. Cependant, dans de futurs scénarios de montée en puissance des systèmes de bioénergie, ceci peut constituer un facteur important à prendre en compte.

Le procédé BECCS permet de collecter et de stocker le CO 2 directement dans l’atmosphère, plutôt qu’à partir d’une source fossile. Cela implique que toutes les émissions éventuelles du stockage peuvent être rappelées et restaurées simplement en réitérant le processus BECCS. Cela n’est pas possible avec le CSC seul, car le CO 2 émis dans l’atmosphère ne peut pas être reconstitué en brûlant plus de combustible fossile avec le CSC.

Danger d’accidents et d’incidents
La fiabilité à long terme des sites d’élimination du CO 2 ne peut être garantie. Le GIEC, dans son document sur le CSA, présente un diagramme simplifié du flux de CO 2 lorsqu’il est enterré, y compris divers types de fuites. En outre, il existe un risque de perturbation de l’intégrité des structures géologiques qui retiennent le CO 2 à la suite de tremblements de terre et d’autres types d’activités tectoniques. La haute pression de CO 2 injecté peut provoquer une activité sismique dans la zone d’élimination. Le risque de rupture involontaire des propriétés isolantes d’un réservoir en raison de fluctuations de pression dans celui-ci mérite une attention particulière. La libération rapide de grands volumes de CO 2 peut être dangereuse. Une concentration dans l’air de 3% est toxique, 20% conduisant rapidement au décès. Le danger pour les personnes est exacerbé par le fait que le CO 2 est plus lourd que l’air et a tendance à s’accumuler dans la partie inférieure de l’espace disponible.

Déjà, il existe des exemples de résistance de la part des communautés locales aux projets d’inhumation de CO 2 . À Greenville, dans l’Ohio (États-Unis), des habitants se sont opposés avec succès à des projets de stockage souterrain de CO 2 . En Allemagne, des manifestants ont bloqué l’accès à l’île de Silt, située dans la mer du Nord, pour attirer l’attention sur des projets de transport de CO 2 destiné à être enterrés sous le fond marin. À Barendrecht, en Hollande, les projets d’inhumation de CO 2 dans un gisement de gaz aménagé situé sous la ville ont suscité un rebond décisif qui a incité le gouvernement non seulement à fermer ce projet, mais également à arrêter tous les projets similaires aux Pays-Bas.
Projets actuels

La plupart des projets de CSC incluent l’ajout de systèmes de captage à une centrale existante, généralement du charbon ou un autre combustible fossile. Avec une capture complète, ces processus seraient neutres en carbone. Aux États-Unis, à Decatur, dans l’Illinois, Archer Daniels Midland (ADM) exploite de nombreuses usines de maïs. Le maïs est transformé en sirops et en éthanol. L’usine émet de grandes quantités de dioxyde de carbone en tant que sous-produit du processus. Avec le raccord CCS, la plante devient idéalement négative en carbone, car le maïs absorbe le dioxyde de carbone lors de sa croissance et tout le dioxyde de carbone produit lors du traitement est capturé et séquestré dans le grès du mont Simon. Le projet ne peut pas être totalement négatif en carbone, car le dioxyde de carbone est produit lors de la combustion de l’éthanol produit. Le projet est l’un des seuls projets de CSC utilisés à ne pas être associé à la RAP.Le bassin sud de l’Illinois est considéré comme l’un des meilleurs sites d’injection, en raison de sa composition en grès et de sa profondeur (le site d’injection se trouve à 2 000 mètres sous la surface), ainsi que de sa capacité potentielle (capacité de stockage de 27-109 Gt de dioxyde de carbone projetée par les géologues) .