Chez ArcelorMittal, l’IFPEN va capter le CO2 avec moins d’énergie

Lancé le 28 mai, le projet européen 3D va mettre en place le procédé DMX de captage du CO2 émis par les hauts fourneaux d’ArcelorMittal à Dunkerque. Développé par l’IFP Energies nouvelles, ce procédé limite sa consommation d’énergie grâce à un solvant innovant.

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Chez ArcelorMittal, l’IFPEN va capter le CO2 avec moins d’énergie
Sur le site d'ArcelorMittal à Dunkerque, le début des travaux du projet 3D est prévu en 2020.

C'est l'heure de faire ses preuves. Le procédé DMX de captage du dioxyde de carbone (CO2) est né d’une décennie de recherche dans les laboratoires de l’IFP Energies nouvelles (IFPEN). Le 28 mai, onze acteurs européens ont donné le coup d’envoi du projet « 3D » - pour DMX Demonstration in Dunkirk. L’objectif est de démontrer son efficacité sur le terrain en installant un pilote sur les hauts fourneaux d’ArcelorMittal à Dunkerque. « C’est la dernière étape de démonstration à grande échelle avant le déploiement industriel », assure Florence Delprat-Jannaud, responsable du programme captage et stockage du CO2 à l’IFPEN.

L’annonce intervient une semaine après la réunion de lancement du projet devant la Commission européenne. Sur un budget total de 19,2 millions d’euros, les trois quarts viennent de subventions européennes. En plus d’ArcelorMittal et de l’IFPEN - qui coordonne le projet - 3D réunit neuf autres acteurs européens parmi lesquels Total et Axens. Les travaux de construction du pilote débuteront en 2020 et les opérations en 2021 jusqu’en 2023.

Réduire les coûts du captage

DMX doit permettre de réduire la consommation d’énergie nécessaire au captage du CO2 de l’ordre de 30% à 40%. Comment ? En concentrant le CO2 grâce à un solvant dit démixant. En réagissant avec le CO2, ce solvant forme deux phases distinctes, dont une seule contient le CO2. « Les procédés classiques utilisent un solvant à une seule phase qui capte le CO2, précise Mme Delprat-Jannaud. Avec DMX, nous utilisons un solvant à deux phases. En concentrant le CO2 dans une des deux phases, nous réduisons le volume à traiter lors de la régénération du solvant qui est une étape gourmande en énergie. »

Réduire la consommation d’énergie participe à la diminution des coûts du captage du CO2. Un avantage crucial dans la mesure où cette étape peut représenter jusqu’à 70% des coûts de toute la chaîne qui inclut également le transport et le stockage, assure Mme Delprat-Jannaud : « Le projet 3D nous permettra de confirmer les coûts que nous visons : entre 30€ et 40€ la tonne de CO2 capté en fonction de la composition des fumées en entrée. »

Des fumées riches en CO2

Délétère pour le climat, la forte concentration en CO2 des fumées sidérurgiques améliore l'équation économique des procédés de captage. « Le taux de CO2 atteint environ 25%, contre 23% de monoxyde de carbone, 47% d’azote et le reste d’hydrogène », précise Mme Delprat-Jannaud. Après un passage dans des cuves remplies de solvant, le CO2 est absorbé et restitué avec une pureté de 99,7%. De plus, ajoute-t-elle, il sort avec une pression de 6 bars, supérieure à celles des procédés classiques : « Cela nous permet de gagner des étages de compression et de réduire encore la consommation d’énergie pour le stockage et un éventuel transport. »

Dans un premier temps, les 500 kg/h de CO2 captés par le projet 3D - soit environ 4000 tonnes par an - ne seront ni stockés, ni transportés. Mais l’étape d’après consistera à déployer, d’ici à 2025, une unité bien plus grande capable de capter plus de 1,5 millions de tonnes par an. La molécule pourrait être transportée et stockée dans le sous-sol en mer du Nord. Elle le serait non pas sous forme gazeuse mais, pour plus de compacité, sous forme liquide ou dans un état supercritique, souligne Mme Delprat-Jannaud. « Cet état correspond à des conditions de pression et de température que nous retrouvons sous terre vers 1 km de profondeur. Le CO2 a alors la densité d'un liquide, mais aussi des capacités de circulation dans des milieux poreux équivalentes à celle du gaz. »

Si le CO2 capté par 3D ne sera pas utilisé, un des partenaires du consortium envisage la possibilité de faire du CO2 alimentaire. « Les usages sont multiples et ils devront se développer, tout comme le stockage massif », assure Florence Delprat-Jannaud. Elle en veut pour preuve les scénarios du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (Giec) et de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) : « Pour tenir les objectifs de limitation des émissions de CO2 dans l’atmosphère, ils prévoient tous une contribution du captage et du stockage de CO2 de l'ordre de 14%. »

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