Ch0c: une solution de captage du CO2 pour les chaudières industrielles
La Stratégie Nationale Bas Carbone (SNBC) pour l’industrie cible un objectif de neutralité carbone, donc une baisse de 81% des émissions de CO2 d’ici 2050.
Pour atteindre cet objectif, deux étapes complémentaires existent. La première, qui se doit systématique et prioritaire, consiste à limiter au maximum la production de CO2 en améliorant l’efficacité énergétique et en utilisant des énergies faiblement carbonées. La seconde étape, applicable une fois la première réalisée, consiste à capter du CO2 produit.
Pour produire de la vapeur ou de l’eau chaude, la chaudière à combustion est le système le plus courant en industrie. Toutefois, par principe, elle produit et émet du CO2. En effet, la combustion est une réaction exothermique d’oxydo-réduction entre un carburant et un comburant. Généralement, le carburant est un composé de chaines carbonées de type C_n H_y entrant en réaction avec l’oxygène de l’air.
Prenons pour exemple le méthane (CH4), principal constituant du gaz naturel, le volume de CO2 ne représente qu’environ 9% du volume total des produits de combustion du méthane.Cette faible concentration du CO2 ne favorise pas sa captation.
ChOc : Chaudière OxyCombustion
L’oxycombustion consiste à utiliser de l’oxygène comme comburant après avoir retiré l’azote de l’air.
La chaudière Ch0c utilise ce principe, et l’ajout d’une boucle de recirculation permet de réinjecter les deux tiers des produits de combustion dans le brûleur, permettant d’avoir un air comburant synthétique formé en grande majorité de O2, CO2 et H2O.
Cette recirculation permet tout d’abord une amélioration du rendement de la chaudière. En effet, l’absence d’azote dans la combustion permet de réduire le débit massique des fumées et donc les pertes qui leur sont liées.
En second lieu, la réinjection du CO2 au niveau du brûleur permet d’obtenir une température de flamme proche de celle d’une combustion classique tout en réduisant très fortement la production d’oxyde d’azote (NOx).
Enfin, après élimination de l’eau contenue dans les fumées en sortie, cela conduit à une concentration du CO2, facilitant ainsi sa récupération et évitant jusqu’à 90 % des émissions de CO2 dans l’air.
Ch0c : Chaudière 0 Carbone
La Ch0c permet donc de capter le CO2 in situ, ce qui crée des opportunités de valorisations locales auprès de l’industrie agroalimentaire, dans la fabrication de matériaux de construction ou la production de e-fuel.
La Ch0c peut aussi servir à séquestrer géologiquement le CO2 capté dans les fumées. Cette option est notamment intéressante pour les entreprises soumises à l’EU-ETS et qui doivent obligatoirement diminuer leurs émissions de CO2. En effet, une fois capté, le CO2 peut être conditionné puis transporter vers des cavités
rofondes et étanches, généralement sous-marine, dans lesquelles ce CO2 sera injecté et donc séquestré pour des durées extrêmement longues.
Voilà pourquoi elle s’inscrit dans le cadre de l’appel à projets DEMIBaC de l’ADEME, dont le but est de développer des briques technologiques et des démonstrateurs de solutions de décarbonation qui associent l’offre et la demande.
Enfin, la chaudière Ch0c devient un véritable puit de carbone dès qu’elle est alimentée par du Biométhane (à minima 35%). En captant le CO2 biogénique (initialement contenu dans la biomasse agricole) du biométhane et en le valorisant dans des procédés qui ne le relargue pas à l’atmosphère ou le séquestrant, le bilan d’émission devient alors négatif.
Les enjeux sont importants puisque les chaudières industrielles représentent 19 Mt/an d’émissions de CO2 par an, soit 20% des émissions de l’industrie.
Un démonstrateur dans le cadre de DMIBaC
16 partenaires lancent la fabrication du démonstrateur industriel Ch0C qui sera installé sur le site de VSPU à Villers-Saint-Paul dans l’Oise.
Ce démonstrateur est lauréat de l’appel à projet France 2030 DEMIBaC – Développement de briques technologiques et démonstrateurs– Réalisations de premières industrielles associant l’offre et la demande.
La Première ministre Elisabeth Borne a attribué dans ce cadre un financement de 1,2 million d’euros au projet sur les 2,9 millions d’euros qu’il nécessite.
Une chaudière de 3 MW et son système de captation/liquéfaction du CO2 permettront la production de vapeur décarbonée à une échelle industrielle.
Le consortium, piloté par Naldeo Technologies & Industries, réunit des énergéticiens, des équipementiers, des experts scientifiques et des industriels. Babcock Wanson, ENGIE Solutions, Fives, GRDF, GRTgaz, TotalEnergies, VERDEMOBIL BIOGAZ, sont membres partenaires du projet. Agrial, Agro mousquetaires, Bonduelle, Carboneo, Coca-Cola, Constellium, Eiffage Énergie Systèmes et l’Université de Paris sont membres observateurs.
La chaudière Ch0C pourrait être commercialisée dès 2025. Le remplacement de 1 000 chaudières industrielles par cette nouvelle chaudière pourrait permettre d’éviter l’émission de 4 millions de tonnes de CO2 par an.1
1 Hypothèses retenues : 1 000 chaudières gaz de 3MW fonctionnant 7000 h/an ; consommation de gaz associée : 21 TWh (milliards de kWh) ; réduction de 90 % des émissions de CO2 directes liées à cette consommation par rapport à une chaudière gaz classique.
Arnaud Decoster Chef des ventes Tertiaire & Industrie Hauts-de-France et Normandie
chez GRDF
