Capture directe du carbone dans l'air (DAC & DACC) Processus et illusions

Comme l'engagement mondial de lutter contre les changement climatique intensifies, Direct Air Capture (DAC), usually meant for Captage direct du carbone dans l'air (DACC) emerges as a promising yet controversial technology in the arsenal of carbon dioxide removal (CDR) strategies. This article will dissect the fundamental principles of DAC technology, analyze various approaches such as solid sorbents and liquid solvents, and highlight the current stage of development traversed by key industry players. En outre, il abordera les besoins énergétiques, l'impossible viabilité économique et l'impact environnemental des systèmes DAC, tout en s'attaquant aux défis et aux idées fausses qui peuvent nuire à leur efficacité et à leur évolutivité.

A Retenir

• Le DAC repose sur la capture du CO2 directement à partir de l'air ambiant.
• Les différentes technologies comprennent des sorbants solides et des solvants liquides.
• La technologie évolue et des acteurs majeurs du secteur émergent.
• Un apport d'énergie très important est nécessaire pour le fonctionnement du CAD.
• La faisabilité économique varie considérablement d'une région à l'autre et d'une technologie à l'autre.
• L'évolutivité se heurte à des idées fausses en ce qui concerne l'efficacité et les coûts.
• Le meilleur déchet est celui que l'on ne produit pas au départ.

Principes fondamentaux de la technologie de captage du carbone à l'air direct

Direct Air Carbon Capture (DAC) technology operates on the principle of chemically capturing carbon dioxide (CO₂) straight from the atmosphere. It typically employs a sorbent or solvent that selectively binds CO₂. Upon saturation, the material is then subjected to a regeneration process, often involving heat or a reduction in pression, to release the captured CO₂. For instance, systems using solid sorbents might employ a cyclic process where the sorbent is heated to around 100-150 degrees Celsius to release CO₂. This process can be represented by the reaction:
[latex] {CO}_2 + {Sorbant} {droitleftharpoons} {Sorbant-CO}_2 {(forme liée)} [/latex]

The overall efficiency of DACC systems can vary significantly based on the technology and design employed. Several methods include high-temperature sorbents, aqueous amine-based solvents, and alkaline mineralization. A report by the Global CCS Institute indicated that high-temperature sorbents can capture 90% of CO₂, while amine solutions can achieve similar results with lower energy costs. Each method shows distinct trade-offs in energy input, capture efficiency, and scalability potential, which influences the choice of technology based on the application required.

Overview of Different DACC Approaches and Technologies

Direct Air Carbon Capture (DACC) technologies can be broadly categorized into two main approaches: liquid-based and solid-based systems. Liquid-based systems primarily utilize chemical absorbents to capture CO2 from the air. A notable example is the use of potassium hydroxide (KOH) solutions, which chemically react with CO2 to form potassium carbonate. Once the absorbent is saturated, a thermal regeneration process is employed, releasing pure CO2 while regenerating the absorbent for reuse. On the other hand, solid-based systems employ sorbent materials that bind CO2. Materials such as amine-functionalized metals or activated carbon can adsorb CO2 at ambient temperatures, offering the advantage of reduced energy requirements for regeneration.

Le choix des matériaux de capture a un impact significatif sur l'efficacité des systèmes DAC. Les sorbants solides sont souvent préférés en raison de leur plus grande capacité d'absorption du CO2 et de leurs coûts énergétiques inférieurs à ceux des systèmes liquides. Par exemple, certaines études indiquent que les systèmes à sorbant solide peuvent atteindre des rendements de capture du CO2 supérieurs à 90% avec une infusion d'énergie relativement faible d'environ 500 MJ/tonne de CO2 capturé, contre jusqu'à 1 240 MJ/tonne pour certains systèmes liquides. Les mesures d'efficacité sont cruciales pour évaluer la faisabilité de la mise en œuvre des DAC à plus grande échelle.

Différentes installations DAC, telles que Climeworks en Suisse et Carbon Engineering au Canada, mettent en évidence les variations opérationnelles de ces technologies. Climeworks a adopté une approche modulaire utilisant des filtres à sorbants solides, tandis que Carbon Engineering utilise une méthode d'absorption liquide plus traditionnelle. Le choix entre ces technologies dépend souvent de facteurs tels que le marché cible, les coûts énergétiques et la situation géographique, qui déterminent l'efficacité opérationnelle des systèmes DAC.

Conseil: lors de l'évaluation des systèmes DAC, il faut tenir compte des sources d'énergie et des coûts locaux, car ils influencent considérablement l'efficacité globale et la faisabilité économique de la technologie choisie.

Besoins et sources d'énergie pour des processus de CAD efficaces

Energy consumption represents a significant consideration in Direct Air Carbon Capture (DACC) processes, as efficient removal of CO₂ de l'atmosphère nécessite des apports considérables d'électricité et d'énergie thermique. Les différentes technologies DAC ont des besoins énergétiques variables, qui se situent généralement entre 1,5 et 10 GJ par tonne de CO₂. Les principaux consommateurs d'énergie sont les ventilateurs pour l'admission d'air, les échangeurs de chaleur et les processus chimiques impliqués dans la capture et la libération du CO₂. La spécificité de la technologie et les conditions de l'environnement opérationnel influencent directement ces exigences.

Pour fonctionner avec succès, les technologies DAC peuvent utiliser une combinaison de sources d'énergie : renouvelables, fossiles et nucléaires.

Les sources renouvelables telles que l'énergie solaire et l'énergie éolienne peuvent fournir une énergie propre, réduisant ainsi de manière significative les émissions de gaz à effet de serre. empreinte carbone des systèmes DAC. Par exemple, une étude a rapporté qu'une usine de CAD alimentée par l'énergie solaire aux États-Unis a capturé environ 1 000 tonnes de CO₂ par an, l'énergie solaire représentant 55% de sa consommation d'énergie.
En revanche, les sources d'énergie fossiles sont souvent moins chères, mais elles ont des répercussions sur le profil d'émissions global du processus.

Questions fréquemment posées

Lectures connexes

• Réglementaire Le cadre pour le DAC : les lignes directrices et normes régissant la mise en œuvre et le fonctionnement des technologies DAC.
• Intégration des sources d'énergie renouvelables : les synergies potentielles entre les processus du CAD et les systèmes d'énergie renouvelable afin d'améliorer l'efficacité.
• Stratégies d'utilisation du carbone : des méthodes de transformation du CO2 capturé en produits ou combustibles de valeur.
• Gestion de la chaleur dans les processus DAC : des techniques d'optimisation de l'utilisation de l'énergie thermique dans les opérations DAC.
• Sensibilisation des consommateurs à l'empreinte carbone : sensibiliser le public au rôle du CAD dans la réduction de l'empreinte carbone des particuliers et des entreprises.
• Solutions de stockage à long terme pour le CO2 capturé : des stratégies pour un stockage sûr et efficace du CO2 extrait grâce aux technologies DAC.
• Efficacité comparative du DAC et du BECCS : examiner l'efficacité des technologies DAC par rapport à la bioénergie avec captage et stockage du carbone.

Glossaire des termes utilisés

Bioenergy with Carbon Capture and Storage (BECCS): un procédé qui combine la production d’énergie à partir de la biomasse avec une technologie de capture et de stockage des émissions de dioxyde de carbone, visant à réduire les niveaux de CO2 atmosphérique tout en générant de l’énergie renouvelable.

Contamination Control Strategy (CCS): une approche systématique visant à prévenir, détecter et atténuer la contamination dans des environnements contrôlés, garantissant la qualité et la sécurité des produits grâce à des procédures définies, une surveillance et des pratiques de gestion des risques.

Direct Air Capture (DAC): une technologie qui extrait le dioxyde de carbone directement de l’air ambiant, en utilisant des procédés chimiques ou des méthodes physiques, pour réduire les concentrations de gaz à effet de serre et atténuer les impacts du changement climatique.

Direct Air Carbon Capture (DACC): une technologie qui capture le dioxyde de carbone directement de l’air ambiant, en utilisant des procédés chimiques pour séparer le CO2 des autres gaz, permettant son stockage ou son utilisation, réduisant ainsi les concentrations atmosphériques de gaz à effet de serre.