Concordia – La chimie au service du développement durable

Hélène Roulot-Ganzmann Collaboration spéciale
L’Université Concordia souhaite travailler avec l’industrie du ciment afin de mettre au point une technologie susceptible de convertir son CO2 en hydrocarbures, à grande échelle, et sans que cela augmente l’empreinte carbone au moment de leur combustion.
Photo: iStock L’Université Concordia souhaite travailler avec l’industrie du ciment afin de mettre au point une technologie susceptible de convertir son CO2 en hydrocarbures, à grande échelle, et sans que cela augmente l’empreinte carbone au moment de leur combustion.

Ce texte fait partie d'un cahier spécial.

En matière de transition énergétique, le Département de génie chimique et des matériaux de l’Université Concordia souhaite faire partie de la solution. Il cherche en effet à obtenir des subventions afin de développer une technologie permettant de convertir le CO2 en carburant ou autres produits utiles.

Parce que nous aurons toujours besoin de carburant. Certes, si en tant que société nous souhaitons réduire au maximum les changements climatiques, il nous faudra produire suffisamment d’énergie renouvelable pour répondre à tous nos besoins énergétiques. Mais nous aurons toujours besoin d’hydrocarbures, note Alex De Visscher, professeur au Département de génie chimique et des matériaux de l’Université Concordia. Les avions, par exemple, en particulier pour les vols long-courrier, auront toujours besoin de carburant liquide.

« Si nous ne voulons pas abandonner le transport aérien, nous devrons dans le futur fabriquer du carburant “à partir de rien”, poursuit-il. Le pétrole est également la pierre angulaire principale de la plupart des plastiques. »

« À partir de rien » non seulement parce que les énergies fossiles seront devenues trop polluantes pour être socialement acceptables, mais aussi parce que les réserves vont bien finir par s’épuiser.

La solution, les chercheurs de l’Université Concordia pensent cependant l’avoir trouvée. Ils souhaitent convertir les émissions de dioxyde de carbone en carburant.

« La technologie pour capturer le CO2 d’un flux de gaz existe depuis longtemps dans l’industrie chimique, explique le professeur De Visscher. Malheureusement, elle est coûteuse à utiliser à l’échelle requise pour réduire de manière importante les émissions de CO2. Elle consomme également beaucoup d’énergie. Surtout, elle ne répond pas à la question de savoir ce que l’on fait du CO2 une fois celui-ci capturé. »

Synthèse de Fischer-Tropsch

Une des solutions actuelles consiste à le stocker profondément sous terre… jusqu’à ce que la planète manque d’espace de stockage. Certaines compagnies pétrolières injectent du dioxyde de carbone capturé dans les réservoirs de pétrole pour augmenter leur production de pétrole. C’est financièrement attrayant puisque la vente de pétrole supplémentaire finance la capture du CO2. Mais cette pratique ne résout pas la racine du problème puisque, lorsqu’il sera brûlé, du dioxyde de carbone sera émis.

« Ce que nous proposons, nous, indique Alex De Visscher, c’est de convertir tout le CO2 capturé en produits utiles. L’industrie chimique possède déjà une technologie capable de faire exactement cela, mais pour que cela soit vraiment durable et surtout pour que nous puissions l’utiliser à grande échelle, nous avons besoin de l’améliorer, donc de poursuivre les recherches. »

Depuis un siècle environ, l’industrie chimique sait transformer le charbon en hydrocarbures liquides. Dans l’histoire, ce processus appelé synthèse de Fischer-Tropsch a été principalement utilisé par des sociétés ayant peu de possibilités de s’approvisionner en pétrole mais disposant de réserves de charbon, telles que le régime nazi ou encore l’Afrique du Sud de l’apartheid. Dans un monde dont l’objectif est de réduire l’empreinte carbone, cette technique n’est cependant plus acceptable.

« Sauf que le CO2 peut être converti en monoxyde de carbone en le faisant réagir avec de l’hydrogène gazeux, explique M. De Visscher. Cela signifie que nous pouvons recréer le mélange monoxyde de carbone-hydrogène gazeux en utilisant du CO2 capturé et de l’énergie renouvelable. Ce mélange est ensuite converti en combustibles hydrocarbonés avec le procédé Fischer-Tropsch. »

L’industrie du ciment

Cette conversion pourrait donné lieu à des combustibles liquides produits proprement et utilisables par l’industrie aéronautique ou celle du plastique, par exemple. Ce qui n’empêche qu’au moment où ils seront brûlés, ils émettront de nouveau du CO2. Le problème n’est donc pas réglé.

« Pour transformer la synthèse de Fischer-Tropsch en un processus durable, deux choses sont nécessaires, indique le professeur. D’abord, toute l’énergie utilisée dans le processus doit être de l’énergie renouvelable. Ensuite, le CO2 produit après la combustion du combustible hydrocarboné doit retourner là où il a été pris, de sorte qu’il n’y ait pas d’émissions supplémentaires anthropiques. »

Dans le système idéal, le dioxyde de carbone serait capturé directement dans l’air et donc rejeté dans l’air, poursuit-il. Mais cela serait malheureusement énergivore. La solution la plus pratique dans l’immédiat, quoique pas idéale, consisterait à utiliser les émissions de CO2 produites par les cimenteries.

« La production de ciment produit beaucoup de CO2, précise-t-il. Mais une grande partie de ce CO2 est réabsorbée lentement dans le ciment pendant de nombreuses années, de sorte que le cycle est fermé dans une certaine mesure. »

Le Département de génie chimique et des matériaux de Concordia souhaite donc travailler avec l’industrie du ciment afin de mettre au point une technologie susceptible de convertir son CO2 en hydrocarbures, à grande échelle, et sans que cela augmente l’empreinte carbone au moment de leur combustion.

Il argue également que le Québec est l’endroit idéal pour développer ce type de technologies. L’énergie renouvelable y est déjà bon marché et abondante, ainsi la technologie sera économiquement viable ici, bien avant qu’elle le soit ailleurs dans le monde.

 

Profiter du changement

« Aussi, des entreprises comme Hydro-Québec chercheront d’autres sources de revenu lorsqu’un nombre croissant de familles commenceront à produire leur propre énergie solaire, croit-il. Travailler en collaboration avec l’industrie du ciment pour fabriquer des carburants durables pourrait constituer une source de revenus pour les producteurs d’électricité. »

Il ajoute que les investissements dans le domaine profiteraient également à l’industrie aérospatiale car, tôt ou tard, celle-ci sera obligée de limiter son empreinte carbone et qu’alors, les carburants durables lui donneront l’approbation sociale dont elle aura besoin pour continuer.

Quant à l’industrie des combustibles fossiles, le professeur De Visscher la met en garde. Certaines entreprises vont disparaître, comme c’est déjà le cas dans l’industrie du charbon.

« Les entreprises qui voient la nouvelle situation comme une occasion et qui souhaitent s’adapter vont prospérer, conclut-il. Elles disposent d’ailleurs d’une partie de la technologie nécessaire pour produire du carburant renouvelable, elles peuvent donc faire partie de la révolution énergétique. La pire chose, ce serait que l’industrie adopte une attitude défensive et qu’elle lutte contre l’innovation en matière d’énergie renouvelable. Mais si elle tente d’en faire partie, ce pourrait être gagnant pour tout le monde. »