CO2 du charbon en Pologne : Alstom le pêche aux amines

Lundi, Alstom annonçait avoir signé avec PGE un protocole d'accord sur le captage du C02 dans la centrale électrique de Belchatow, en Pologne. Au cœur du dispositif, une solution d'amines.

C'est le plus grand site de production éléctrique à partir de charbon en Europe. La capacité est colossale : 4500 MW installés pour nourrir la demande d'énergie environnante, jour et nuit. En passe d'être construite dès 2010, une nouvelle centrale crachera 858 MW supplémentaires en brûlant du lignite tiré de la mine voisine. Le lignite, ce charbon pauvre contenant beaucoup d'eau et de fibres de bois, à tel point qu'on y voit encore du bois entier, voire des branches, et non le carbone noiraud de nos barbecues. Une matière première qui conditionne les paramètres de combustion et la technologie employée. Equipementier pour la production d'électricité, spécialiste en solutions pour fournir le maximum de mégawatts avec un minimum de combustible, Alstom avait remporté en 2006 le contrat, de plus de 900 millions d'euros, pour la réalisation clés en main de cette « centrale propre ». Point de chute : Belchatow, en Pologne.

A l'époque, le dispositif était digne du nec plus ultra de la centrale à charbon : avec des « rendements atteignant 42 % », il s'agissait de «  la plus performante de toutes les centrales au lignite de Pologne  et l'une des plus évoluées techniquement au niveau mondial » soulignait Alstom. Selon les plans, la quantité de CO2 par kWh d'électricité produite y était « réduite de 10% par rapport aux centrales à charbon existantes dans la région », et la chaudière « à faibles émissions de NOx » y était associée à un « système de désulfuration des gaz de combustion par voie humide » qui réduisait les « émissions de dioxyde de soufre et d'oxyde d'azote ».

Déplacés, les parkings. Mais alors que les centrales au charbon dont Varsovie dépend à 93% sont montrées du doigt, dans le cadre du plan Energie Climat européen négocié aujourd'hui, la centrale a changé ses plans. En 2006, les fondations de la centrale sont déjà construites quand les exploitants décident de la « préparer » à en capter le C02.  Projet sur lequel Alstom travaille depuis 6 mois. C'est qu'en 2004, au moment où le projet de centrale a été décidé et le design des installation bouclé, « le C02 n'était pas un sujet », rappelle Philippe Paelinck, responsable des projets C02 d'Alstom.  Qu'à cela ne tienne, pour faire de la place à l'installation future de captage, le dessin de la centrale sera changé à la marge. Les ingénieurs songent à réaffecter l'implantation d'ateliers et d'espaces parkings, à configurer autrement les conduites d'alimentation des cheminées, et se penchent sur le cycle vapeur. « Les difficultés résident dans le fait que la centrale est déjà en stade avancé de construction, et il n'est pas facile d'en changer les plans ni la configuration. » explique Philippe Paelinck.

Potion d'amines. La technique utilisée par Alstom pour attraper le C02 est une technique de post combustion, c'est-à-dire qu'elle intervient après que le charbon a été brûlé. Et tout le secret réside dans une solution amine, recyclée à l'infini. « On enlève le C02 des fumées dans la tour : il est capté par lavage. Puis la solution amine qui a capté le C02 est réchauffée : le C02 est évacué vers le pipeline d'un côté et la solution amine est récupérée de l'autre » résume Philippe Paelinck (voir schéma).



Oxygène, non merci. L'amine est déjà largement utilisée dans l'industrie pour fabriquer de l'ammoniac ou dans le procédé de purification du gaz naturel. Mais en moindre quantité, et à des pressions hautes. Or selon la qualité des amines, le coût varie de 1 à 10. Et ici, les amines ont intérêt à tenir la route : l'oxygène des fumées de la centrale les dégrade, alors qu'il est nécessaire de les conserver en bon état pour continuer de capter le CO2.

Dans les centrales électriques, "la pression est très basse en sortie, d'autres impuretés s'y collent," entre autres du fait de la qualité du charbon. Certes, les nouvelles techniques d'Alstom enlèvent l'essentiel des impuretés des fumées telles que les traces de souffre, ou d'oxygène liées à la suralimentation en oxygène de la centrale. Mais « il faut que les amines puissent résister, et pour cela faire en sorte qu'il y ait le moins de contact entre elles et l'oxygène », explique Philippe Paelinck.  Pour mettre au point ces amines plus résistantes et moins consommatrices d'énergie, Alstom s'est allié avec le chimiste Dow, leader mondial des technologies de traitement des gaz. La formule est soigneusement gardé dans leurs tiroirs.

Aujourd'hui la dizaine d'ingénieurs qui s'attèle au projet a validé à l'échelle de 1 MW les séries d'amines, testées sur les fumées en conditions réelles. L'expérimentation sera bientôt menée à l'échelle de 5 MW, puis 30 MW sur une chaudière existante d'ici 2011. Soit 100.000 tonnes de C02 capturées par an. Une grande unité de 300 MW pourra être « traitée » en 2015.  Soit un million de tonnes par an : de quoi réduire d'un tiers les émissions de cette centrale. 


Captage de C02 forcé ? La Pologne aurait-elle dû faire preuve de bonne volonté en échange d'une dérogation européenne sur les quotas de CO2 ? « Personne ne les oblige à faire quoi que ce soit », rétorque Philippe Paelinck, plutôt heureux de l'initiative prise par PGE Elektrownia Belchatow en amont de la législation européenne, voici 2 ans. « La Pologne souhaite protéger son industrie, et tester ces technologies ». Reste le problème du financement : « L'Europe parle d'un programme de 10 à 12 démonstrateurs. Alstom compte se qualifier », explique Philippe Paelinck. Il fait référence au programme européen de démonstration des procédés de capture et de stockage du carbone. Doté d'un budget d'une dizaine de milliards d'euros hypothétiques, ce programme vise à faire émerger une douzaine de projets pilotes à l'horizon 2012. Reste à espérer que le déblocage des fonds soit rapide : rien n'est moins sûr.

L'épineux stockage. Reste aussi à déterminer la sensible question de l'après-capture : où diable rangera-t-on tout ce C02, pour éviter qu'il ne s'échappe? « La préparation de la centrale au captage du C02 nécessite aussi une évaluation approfondie des conditions de transport et de stockage du CO2. Des études préliminaires ont déjà identifié des possibilités de stockage en acquifère salin à proximité (moins de 100 kilomètres) de la centrale » note Philippe Paelinck. Les acquifères salins : ces nappes d'eau anciennement de mer mêlée de sable, à une profondeur allant de 1,5 km à 3 km. « On y injecte du C02, et le CO2 se dissout dans cette eau salée jusqu'à devenir un dépôt calcaire » explique-t-il. 

Sauf que le dépôt met une centaine d'années à se cristalliser : les risques de fuite sont plus prononcés au début et cela inquiète les riverains, le CO2 étant toxique à une concentration supérieure à 5% de l'air. Pour ces techniques, l'équipementier passe la main à des industriels tels que Total ou Schlumberger, plus indiqués pour la géologie. « Il n'a pas encore été décidé de qui va se charger du transport et du stockage. Notre client a commencé a identifier les endroits possibles », se limite-t-il à commenter. Car la technologie la moins mûre n'est pas celle de la capture, dont Alstom s'est fait le spécialiste, mais bien celle du transport et du stockage.


Ana Lutzky

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