Bonnes pratiques pour le transport et le stockage du dioxyde de carbone

La gestion des émissions industrielles par le CCUS devient de plus en plus courante pour prévenir la libération de gaz à effet de serre (GES) nocifs dans l'atmosphère. Ces méthodes sont particulièrement attrayantes du fait qu'elles permettent à des procédés à fortes émissions de dioxyde de carbone d'atteindre les objectifs réglementaires. Elles sont particulièrement utiles lorsque les possibilités d'amélioration de l'efficacité du process ou des sources d'énergie renouvelables dans le but de réduire les émissions de GES sont limitées.

Bien que l'accent soit mis sur le développement de méthodes efficaces de captage du carbone, les process en aval dans la chaîne de valeur font également l'objet de recherches. Une fois capté, le dioxyde de carbone doit être comprimé, parfois jusqu'à un état liquide. Ensuite, il est transporté en toute sécurité à un endroit soigneusement sélectionné pour son utilisation ou son stockage. De nombreux facteurs doivent être pris en compte, notamment la distance, la géographie, l'infrastructure existante, l'impact environnemental et le coût du transport.

Actuellement, trois modes de transport principaux dominent le paysage : les conduites, les véhicules terrestres et les navires. Chacune de ces méthodes est mieux adaptée à certaines applications qu'à d'autres. Quelle que soit l'approche, l'établissement de la logistique fonctionnelle exige des solutions innovantes et une infrastructure robuste pour assurer le succès à long terme du CCUS comme stratégie de réduction des émissions.

Les canalisations sont l'option la plus courante et la plus viable économiquement pour le transport, notamment terrestre, de grands volumes de CO₂ sur de longues distances. Dans certains cas, les conduites de gaz naturel existantes peuvent être réaffectées pour le transport de dioxyde de carbone, fournissant une solution rentable qui utilise les infrastructures existantes. Cette approche réduit également l'impact environnemental évitant la construction de nouvelles installations.

Toutefois, la réaffectation des conduites pour le transport de dioxyde de carbone nécessite une évaluation minutieuse. Des modifications potentielles sont nécessaires pour garantir la compatibilité avec les différentes propriétés de ce composé, principalement sa nature corrosive et les exigences de la haute pression. Alors que les conduites de gaz naturel sont souvent limitées à 90 bar (1,300 psi), le dioxyde de carbone nécessite parfois des pressions atteignant 150 bar (2,175 psi) pour le transport longue distance.

Les camions et trains fournissent une option flexible pour le transport de petits volumes de CO₂, en particulier sur des distances plus courtes et dans les zones où l'infrastructure des conduites est limitée. Leur polyvalence leur permet de transporter du dioxyde de carbone entre les sites de captage et les installations de stockage local. Elles peuvent également rassembler des volumes plus petits provenant de sources diverses et les fournir aux carrefours centraux pour des expéditions en grandes quantités. Toutefois, la dépendance aux véhicules terrestres pour le transport de CO₂ devient coûteuse sur de longues distances, notamment avec les camions, qui contribuent également à la congestion routière et aux émissions de carburant diesel.

Assurer le transport sûr et efficace du dioxyde de carbone nécessite le respect des réglementations et normes de pureté. Même si les codes spécifiques varient selon la région, le dioxyde de carbone est classé comme matière dangereuse à des concentrations élevées. Son transport est soumis à des règles similaires à celles du gaz naturel, quelle que soit la région. Ces règlementations de sécurité portent sur l'intégrité des conduites, la prévention des fuites et les protocoles d'urgence.

De plus, la pureté du CO₂ est essentielle, tant pour les applications finales que pour la sécurité du transport. Les impuretés comme l'eau, le sulfure d'hydrogène et les oxydes d'azote peuvent provoquer des réactions chimiques, la corrosion et des défauts de produit.

Une fois livré, le dioxyde de carbone doit être soit utilisé dans un procédé industriel, soit stocké de manière sûre afin d'empêcher sa libération dans l'atmosphère. Les lieux de stockage les plus fréquemment sélectionnés sont des cavités souterraines, bien que la séquestration en eaux profondes suscite un intérêt croissant.

Lors du stockage du dioxyde de carbone dans les formations géologiques, il est injecté en profondeur, souvent plus d'un kilomètre sous la nappe phréatique, dans des sites soigneusement sélectionnés et surveillés. Les emplacements choisis sont généralement des réservoirs souterrains préexistants, y compris des gisements épuisés de pétrole et de gaz, des aquifères salins et des veines de charbon inexploitables. Ces formations de roches poreuses sont généralement fermées par une « roche couverture » non poreuse pour éviter la fuite de CO₂.

Le stockage souterrain a fourni une méthode sûre pour séquestrer le dioxyde de carbone pendant des milliers d'années.L'USGS (Institut d'études géologiques des États-Unis) estime que les États-Unis présente des formations géologiques suffisantes pour stocker environ 3 000 gigatonnes métriques de dioxyde de carbone. Toutefois, la sélection de sites de stockage appropriés nécessite d'importantes études et modélisations géologiques pour assurer l'intégrité de la formation. Ce process vise également à minimiser les risques potentiels, tels que la sismicité induite et les impacts sur les ressources en eau souterraine.

Bien que le stockage géologique demeure l'option la plus viable dans un avenir proche, les chercheurs continuent à explorer des méthodes alternatives. La carbonatation minérale, par exemple, imite les procédés géologiques naturels en faisant interagir du dioxyde de carbone avec des éléments terrestres pour former des minéraux carbonatés stables, qui séquestrent le carbone sur de longues périodes. Même si le stockage à long terme est prometteur, cette méthode est gourmande en énergie et fait face à des risques importants en termes de coût, d'évolutivité et d'accès aux ressources.

Une autre possibilité est d'injecter le dioxyde de carbone dans des formations rocheuses sous les fonds marins. La mer du Nord en Europe, par exemple, est en mesure de stocker environ 100 milliards de tonnes de dioxyde de carbone dans ses vastes couches de grès. Cela équivaut à presque trois ans d'émissions mondiales de dioxyde de carbone.

Une mesure et une surveillance précises avec les instruments adaptés sont essentielles dans toute la chaîne CCUS pour garantir l'efficacité du process, la sécurité et l'intégrité environnementale. Pendant le transport, la pression, la température, le débit et la qualité du dioxyde de carbone doivent être mesurés dans les canalisations et les terminaux pour assurer un transport sûr ainsi que des transactions commerciales précises.

Quelle que soit la méthode de stockage choisie, une surveillance complète est cruciale pour garantir l'intégrité du site sur le long terme et prévenir la fuite de CO₂ dans l'atmosphère. Le suivi efficace du dioxyde de carbone dans les réservoirs de stockage exige des technologies avancées et des systèmes sophistiqués de détection du gaz pour rester informé de ses déplacements et de son comportement. Une mesure continue et robuste permet une détection précoce des éventuelles anomalies et fuites, en informant rapidement le personnel qui peut ainsi intervenir et réduire les risques pour l'environnement.

Une fois le carbone capté, des décisions relatives à la destination du dioxyde de carbone et les moyens pour y parvenir doivent être prises. Les recherches et les investissements importants des acteurs publics comme privés sont essentiels à la mise à l'échelle des infrastructures de transport et de stockage nécessaires pour réduire les émissions de GES. Cela améliorera les capacités technologiques et la viabilité économique de l'équipement CCUS, ce qui facilitera sa généralisation dans l'industrie.

Le captage du CO₂ issu des flux de production industriels est une première étape cruciale dans la chaîne de valeur CCUS. Toutefois, son succès à long terme repose sur le développement de solutions de transport, d'utilisation et de stockage durables, sûres et efficaces. Les principaux moyens de transport sont les conduites, les véhicules terrestres et les navires ; les formations géologiques sont quant à elles idéales pour le stockage.

L'amélioration de l'efficacité et le développement d'autres options nécessitent l'harmonisation entre les gouvernements, les fabricants, les chercheurs et les collectivités afin de répondre aux défis techniques, économiques, réglementaires et sociaux. Ces investissements devraient toutefois augmenter l'impact positif du CCUS sur les réductions de GES au cours des prochaines décennies, aidant l'industrie à atteindre des objectifs ambitieux du net zéro émission pour un avenir plus durable.