Mesure de l'humidité et capture du carbone

Prévenir la corrosion et les dommages aux compresseurs dans les CCUS

Le temps presse. Si nous voulons atteindre les objectifs climatiques critiques fixés par de nombreuses institutions nationales et internationales, en particulier l'objectif d'atteindre le zéro net global d'ici 2050, alors nous devons prendre des mesures décisives dès maintenant.  Mais agir rapidement n'est qu'une partie du défi.

Ralentir et inverser le rythme du changement climatique est un processus complexe, tant sur le plan scientifique que politique.  La réussite exige une coopération entre des régimes, des groupes politiques, des sociétés et des cultures disparates et souvent conflictuels.  Il dépend également de stratégies environnementales cohérentes qui s'attaquent à chaque aspect du réchauffement climatique en détail et sur une période prolongée. 

Il est largement admis qu'une grande partie du problème réside dans l'émission de gaz à effet de serre - dioxyde de carbone (C0₂), méthane, dioxyde d'azote et gaz fluorés - qui a augmenté de façon spectaculaire depuis la révolution industrielle. 

Bien que des mesures importantes aient été prises au cours des dernières décennies pour réduire les émissions, le rythme auquel nous produisons du C02 continue d'augmenter inexorablement ; et avec 80 % des émissions totales, c'est de loin le plus grand contributeur au problème. 

Les experts ont, à juste titre, suggéré que si nous peinons à inverser la hausse des émissions de C0₂, alors nous devons trouver d'autres solutions.  D'où la croissance rapide du captage, de l'utilisation et du stockage du carbone (CCUS). 

Le marché du CCUS connaît une croissance d'environ 14 % par an et devrait atteindre une valeur prévisionnelle d'au moins 7 milliards de dollars d'ici 2030, selon les analystes d'Allied Market Research.  Ces schémas sont soutenus par l'AIE (Autorité indépendante de l'énergie), qui rapporte que rien qu'en 2021, plus de 100 nouvelles installations CCUS ont été annoncées.  Cela représente un doublement par rapport à l'année précédente. 

La croissance est stimulée par les niveaux élevés d'investissement des gouvernements et de l'industrie - plus de 25 millions de dollars en 12 mois environ - plus l'avènement de nouvelles technologies d'élimination, de capture et de séquestration, et une plus grande capacité à convertir les déchets de C02 en produits commercialement viables. 

Capture et stockage du carbone

La majorité des systèmes de captage et de stockage du carbone utilisent des réservoirs de gaz souterrains épuisés.  Le C0₂ est capturé à la source, généralement une centrale électrique ou un grand site de traitement industriel, puis acheminé sous pression vers une station centrale de compression.  Ici, la pression est encore augmentée, avant que le gaz ne soit pompé dans un champ de gaz vide, en utilisant normalement l'infrastructure de pipeline existante. 

Aux Pays-Bas, par exemple, le projet Porthos pompera le gaz sous pression d'une station de compression terrestre le long d'un pipeline de 22 km jusqu'à une plateforme gazière offshore redondante.  Le C02 sera ensuite stocké dans un champ de gaz épuisé dans une zone de grès poreux scellé située à 3 km sous la mer du Nord.  Le plan consiste à capturer environ 2,5 Mton de C0₂ chaque année jusqu'à ce que le champ atteigne sa capacité de 37,0 Mton, auquel moment il sera scellé définitivement. 

Le projet Porthos est l'un des nombreux projets qui sont soit en cours de développement, soit prévus dans les prochaines années.  Chacun représente un investissement important, avec une infrastructure de grande valeur, notamment le réseau de pipelines et de stations de compression.  De toute évidence, il est essentiel que ces systèmes fonctionnent de manière efficace et fiable pendant la durée de vie de chaque projet. 

La mesure de l'humidité est essentielle pour prévenir la corrosion

L'humidité entraînée dans le CO₂ peut être un problème considérable, provoquant la corrosion des pipelines en acier avec le risque de fuites de gaz dans l'atmosphère, et des dommages aux compresseurs utilisés pour pressuriser le gaz pour le transport et le stockage. Il existe également le risque qu'une réaction entre la vapeur d'eau et le CO₂ entraîne la formation d'acide carbonique (H2CO3), qui peut accélérer la vitesse de corrosion.  En outre, si d'autres gaz à l'état de traces sont présents, comme l'ammoniac ou le sulfure d'hydrogène, ils peuvent se combiner avec l'humidité pour former des acides agressifs. 

Des systèmes de séchage ou de déshydratation sont utilisés pour réduire le taux d'humidité.  Ces équipements sont toutefois gourmands en énergie, de sorte que la mesure du point de rosée de l'humidité devient une technique importante à la fois pour garantir l'optimisation de l'efficacité énergétique et la protection des pipelines contre la corrosion. 

Un autre problème est la nécessité de convenir de principes communs pour mesurer les impuretés dans le C0₂.  Comme l'indique un rapport du National Physical Laboratory, "une détermination plus précise du point de rosée et l'établissement de seuils plus fiables pour les niveaux d'impuretés dans le flux de CO₂ contribueraient à dérisquer l'analyse de rentabilité des investissements et à donner une plus grande confiance dans l'utilisation sûre des pipelines pour le transport du C0₂ en phase dense". 

Mesure avancée du point de rosée

Une étape clé dans le développement d'une approche commune consiste à utiliser des instruments standard de l'industrie, capables de produire des mesures précises et cohérentes des impuretés à l'état de traces dans les gaz de C02, tant au stade de la compression que du transport. 

Les derniers analyseurs de point de rosée de Michell Instruments sont conçus pour détecter des niveaux extrêmement faibles de liquides de condensation, y compris l'eau et les hydrocarbures.  Par exemple, nos analyseurs d'humidité à cristaux de quartz QMA601 et QMA401 offrent une réponse rapide aux changements d'humidité du processus, avec des fonctions d'étalonnage automatique intégrées qui garantissent une précision optimale à long terme.

Ces systèmes intègrent des technologies de capteurs éprouvées, sont simples à configurer et à utiliser, et sont utilisés comme instruments de référence par les principaux laboratoires d'étalonnage du monde entier.  En tant que tels, ils offrent des solutions idéales pour toutes les organisations impliquées dans le secteur en pleine expansion de la capture et du stockage du carbone. 

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Mesure du dioxyde de carbone

Le procédé de CCUS est capable de capter jusqu'à 90 % des émissions de C0₂ qui sont libérées par la combustion de combustibles fossiles pendant la production d'électricité et les processus industriels tels que la production d'acier ou de ciment.

Pour collecter le dioxyde de carbone, l'usine utilise des ventilateurs pour aspirer l'air dans un collecteur, qui contient un matériau filtrant. Une fois que le matériau filtrant est rempli de C0₂, le collecteur est fermé et la température est élevée pour libérer le C0₂ du matériau, après quoi le gaz hautement concentré peut être collecté. Le C0₂ est ensuite mélangé à de l'eau et injecté à une profondeur de 1 000 mètres dans la roche basaltique voisine où il est minéralisé. Le mélange C0₂/eau se transforme en pierre en deux ans environ, et en hydrure de soufre (HS₂) en quatre mois.

Comprendre l'efficacité et l'efficience du processus de capture du carbone est essentiel à la réussite du processus global.

Les capteurs infrarouges non dispersifs, conçus et fabriqués par Dynament, offrent la technologie la plus précise et la plus fiable pour la mesure du dioxyde de carbone. Les capteurs NDIR de Dynament sont à sécurité intégrée, assurent une mesure continue et disposent d'une large plage de fonctionnement environnemental pour répondre aux besoins de cette application difficile. Dynament a satisfait à une norme d'excellence au cours des 20 dernières années et propose des gammes spécifiques de dioxyde de carbone allant de 0-2000 ppm C0₂ à 0-100 % C0₂.

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Sources

Marché du CCUS - Allied Market Research

Gaz à effet de serre - US EPA

Nombre d'installations CCUS - AIE

Rapport du National Physical Laboratory sur la transition énergétique :