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Une technologie de "charbon propre" mise au point à Cambridge
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Une technique de production d'énergie à partir de charbon, mais sans le brûler, est actuellement développée au sein du département Chemical Engineering (génie chimique) de l'Université de Cambridge. L'intérêt principal de cette méthode est que les émissions de carbone pourraient être facilement capturées et stockées. Le charbon est en train de faire son grand retour pour la génération d'électricité. En effet, les réserves sont énormes (160 ans contre 70 et 40 ans pour le gaz et le pétrole d'après le World Coal Institute) et ainsi son potentiel est particulièrement élevé pour des pays tels que la Chine et l'Inde. Cependant, son pouvoir calorifique (énergie qu'il dégage lors de la combustion) est bien plus faible que celui du gaz naturel. De plus, il produit beaucoup plus de dioxyde de carbone par unité d'énergie produite.
Ceci explique l'intérêt actuel pour la recherche sur les technologies de "charbon propre" (par exemple le futur centre de recherche Futurgen aux Etats-Unis). La technique utilisée ici pour la production d'énergie propre avec du charbon est appelée chemical looping. Elle consiste à utiliser un même réacteur pour différentes réactions les unes à la suite des autres. Les chercheurs utilisent un réacteur à lit fluidisé dans lequel une épaisse couche de granules est traversée par du gaz à haute pression. Dans le cas présent, cette couche consiste en des grains de solide poreux comme de l'oxyde d'aluminium ou de titane, recouverts d'une couche de grains d'oxyde de cuivre. Dans un premier temps le lit est fluidisé par de la vapeur d'eau portée entre 800 et 1 000.C et de la poudre de charbon est injectée dans le réacteur afin qu'elle se mélange avec les granules d'oxydes de cuivre.
La vapeur d'eau réagit avec le carbone du charbon pour former du gaz de synthèse (un gaz à l'eau CO + H2). Ce procèdé est connu sous le nom de gazéification du charbon et est utilisé depuis plusieurs années dans certains pays. En général, le gaz de synthèse est brûlé dans une turbine à gaz ou un moteur à combustion interne pour produire de l'électricité et, parfois, de la chaleur. Néanmoins, les émissions produites sont similaires à celles des autres hydrocarbures. L'étape suivante du procédé, qui se produit presque simultanément, voit les deux composants du gaz de synthèse, le monoxyde de carbone et l'hydrogène, réagir avec l'oxyde de cuivre : l'H2 est alors transformé en vapeur d'eau et le CO en CO2. Selon les chercheurs, de nombreux oxydes métalliques peuvent provoquer ces réactions mais seul l'oxyde de cuivre permet de plus la libération de chaleur à partir d'hydrogène et de monoxyde de carbone.
Au bout d'un certain temps, les chercheurs arrêtent l'injection de charbon dans le réacteur : ils laissent ainsi le charbon encore présent dans le réacteur se gazéifier, puis réagir en utilisant l'oxygène encore présent dans l'oxyde de cuivre. Une fois le processus achevé, la vapeur d'eau injectée dans le réacteur est remplacée par de l'air chaud dont l'oxygène se combine avec le cuivre pour régénérer l'oxyde. Le processus peut à nouveau recommencer. Le chemical looping décrit ici a été d'abord mis en place à l'Université de Chalmes à Goteborg (Suède), mais seulement avec du gaz naturel et du méthane. Selon les scientifiques britanniques c'est la première fois que les hydrocarbures solides sont utilisés. Des perspectives sont ouvertes pour l'application de cette technique à la biomasse. Le projet, supervisé par le Dr John Dennis, va entrer en phase pratique. Un prototype est actuellement en construction.
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