Le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère devient de plus en plus problématique. Cependant, des chercheurs ont trouvé un moyen de transformer ce gaz nocif en une source d’électricité et de revenus.

Aujourd’hui, l’excédent de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère est un problème mondial : source de pollution atmosphérique, il contribue au réchauffement climatique. Bien que les scientifiques et les ingénieurs aient avancé quelques idées pour régler ce problème, celles-ci sont trop coûteuses et ne promettent aucun retour sur investissement.

Cependant, une étude de simulation informatique, réalisée au cours de la dernière décennie, pourrait concilier ces deux besoins de réduire le dioxyde de carbone dans l’air tout en générant des revenus. Plus encore, cette méthode permettrait même de générer de l’électricité. En termes brefs, il s’agit de se servir du dioxyde de carbone pour libérer du méthane enfoui sous les mers, puis de bruler le méthane pour avoir de l’électricité qui, à son tour, générera des revenus.

Utiliser le CO2 pour obtenir de l’électricité est possible © U.S Department of Energy – Flickr

L’hydrate de méthane et le CO2 : deux éléments à portée de main

D’un côté, il existe de nombreux gisements d’hydrate de méthane le long du littoral du golfe du Mexique ainsi que sur d’autres côtes. On peut définir l’hydrate de méthane comme un dépôt de molécules d’eau congelée, un réseau comprenant de nombreux pores vides de taille moléculaire, des sortes de « cages » qui emprisonnent les molécules de méthane. Une grande quantité d’hydrate de méthane se situe juste au fond des mers, à une profondeur d’environ 500 à 1.000 mètres.

D’un autre côté, pour le CO2, la côte du golfe est bordée par de grandes centrales électriques et des installations industrielles. On pourrait ainsi capturer directement le CO2 des cheminées de ces industries tout en veillant à ce qu’il ne se répande pas dans l’atmosphère.

Comment fonctionne cette méthode ?

Kris Darnell, chercheur principal de l’étude, titulaire d’un doctorat en géosciences à l’université du Texas et travaillant comme data scientist auprès de la société de logiciels d’ingénierie pétrolière Novi Labs, nous en dit plus sur cette méthode.

Cette dernière consisterait à infiltrer du dioxyde de carbone dans les cages d’hydrate de méthane. En pénétrant dans ces cages, le CO2 y serait piégé, en principe, de manière permanente. A contrario, le méthane auparavant séquestré dans ces cages sera rejeté. Ici, il est important d’avoir un support qui puisse canaliser le méthane jusqu’à la surface, où il sera brûlé pour produire de l’électricité. Les revenus qui découleront de l’électricité produite serviront alors à payer le coût de l’opération. Chose intéressante, les usines et industries elles-mêmes pourraient fournir un marché de proximité pour l’électricité générée.

Si tout se passe bien, le CO2 permettra de générer non seulement de l’électricité mais aussi des revenus.

L’azote, combiné au dioxyde de carbone, donnerait de meilleurs résultats

Par ailleurs, dans l’étude parue le 27 juin 2019 dans la revue Water Resources Research, le chercheur explique que la simulation informatique a démontré que l’injection du CO2 et l’extraction du méthane pourraient mieux se faire si de l’azote est également injecté dans les cages d’hydrate de méthane avec le CO2.

Pour remarque, l’azote est un élément que l’on trouve partout puisqu’il constitue 78 % de l’atmosphère terrestre. Le scientifique ajoute que la manière d’utiliser l’azote dans cette méthode peut se faire en deux étapes.

Dans la première étape, l’azote pénètre dans les cages, ce qui déstabilise et libère le méthane contenu dans les cages. Tandis que dans la seconde étape, l’azote va permettre de cristalliser le CO2 dans les cages vides. L’équilibre du système, ainsi ébranlé, cherchera de nouveau à se stabiliser. Selon Kris Darnell, le résultat sera plus de CO2 dans les cages et moins de méthane.

Grâce à cette méthode, on pourra même purifier l’air en piégeant le CO2 sous les mers.

Une méthode qui semble marcher à petite échelle

Plusieurs chercheurs, universitaires et investisseurs ont testé cette technique dans un essai de faisabilité limité effectué en 2012 sur le versant nord de l’Alaska où l’hydrate de méthane se forme dans du grès sous un pergélisol profond.

Ils ont alors envoyé du dioxyde de carbone et de l’azote par un tuyau pour que ceux-ci atteignent l’hydrate de méthane. Il en résulta qu’une partie du CO2 a été stockée dans l’hydrate tandis que du méthane s’est échappé par le même tuyau. En d’autres termes, l’expérience a été concluante.

La simulation a également révélé que l’échange entre le CO2 et le méthane pouvait être plus rapide et efficace si le CO2 pénétrait par l’une des extrémités d’un gisement d’hydrate et que le méthane était collecté via une extrémité plus éloignée.

Malgré tout, l’étude se heurte à deux problèmes majeurs soulevés par le professeur Bryant, professeur de génie chimique et pétrolier à l’université de Calgary.

L’échange entre le méthane et le dioxyde de carbone avec l’azote semble fonctionner.

Comment avoir un flux concentré de CO2 et quel type de tuyau utiliser ?

D’une part, il y a le problème du flux de CO2. En effet, ce gaz ne représente que 0.04 % de l’air et environ 10 % des gaz sortant des cheminées d’une installation industrielle ou d’une centrale électrique. Pourtant, pour extraire efficacement l’hydrate de méthane, il faudrait environ un apport de 90 % de CO2. Obtenir un flux aussi concentré de CO2 pourrait ainsi s’avérer problématique, fastidieux et très coûteux.

D’autre part, le défi majeur de cette méthode d’exploitation du méthane réside dans la manière de le collecter quand il s’échappe du gisement et qu’il ne s’évade dans l’atmosphère. Aucune fissure ne doit ainsi être présente dans le support qui servira à le collecter. Là encore, le professeur se pose des questions : « Quel type de structure de puits ou de tuyau utiliseriez-vous pour l’attraper ? »

Dans tous les cas, la méthode avancée par cette nouvelle étude reste intéressante malgré les problèmes techniques qu’elle pose. Qu’en pensez-vous ?

La méthode se heurte néanmoins à de grands défis techniques.

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RGBio3D

Cela reste extraire une énergie fossile et engager un budget conséquent pour rien !?
S’il faut une mole de CO2 pour extraire une mole de méthane qui produira, en brûlant, une mole de CO2… je ne vois pas l’intérêt écologique, encore moins le bénéfice économique ?

Luc Legrand
Invité
Luc Legrand

Cela ne permet pas de réduire la quantité de CO2, car la combustion du méthane produit du CO2.