La production de CO2 à partir des déchets et ses applications industrielles potentielles : transport, capture et utilisation pour la création de matériaux innovants, pour l'alimentation et les carburants durables

par Marco Arezio

La question de la production et de la gestion des déchets représente un défi significatif à l'échelle mondiale, non seulement en raison de l'impact visuel et environnemental qu'ils provoquent, mais également en raison de leur contribution aux émissions de gaz à effet de serre.

Parmi ces gaz, le dioxyde de carbone (CO2) est l'un des plus importants, directement lié aux processus de décomposition des déchets organiques dans les décharges et aux installations d'incinération des déchets.

Le CO2 produit à partir des déchets est souvent perçu comme un sous-produit à gérer, mais des innovations technologiques et industrielles récentes transforment cette émission en une ressource exploitable.

Dans cet article, nous explorerons ce que signifie la production de CO2 à partir des déchets, les processus par lesquels il est transporté et, enfin, comment il est utilisé au niveau industriel pour générer de la valeur et contribuer à la réduction des émissions nettes de gaz à effet de serre.

Le CO2 produit à partir des déchets: origines et contexte

Le CO2 est un sous-produit naturel de la décomposition de la matière organique. Dans les déchets solides municipaux, la fraction biodégradable (composée de nourriture, de papier, de bois, de tissus, etc.) subit un processus de décomposition aérobie ou anaérobie.

Lors de la décomposition aérobie (en présence d'oxygène), comme cela se produit dans les composteurs ou les installations de traitement mécano-biologique, la matière organique est décomposée en dioxyde de carbone et en eau.

Dans des conditions anaérobies (sans oxygène), comme dans les décharges, la décomposition génère un mélange de gaz appelé biogaz, principalement composé de méthane (CH4) et de CO2.

Une autre contribution significative à la production de CO2 à partir des déchets provient des installations d'incinération. L'incinération, une technologie utilisée pour réduire le volume des déchets solides municipaux, implique la combustion de matériaux organiques et inorganiques à des températures élevées.

Pendant ce processus, les matériaux organiques libèrent du CO2 et d'autres substances polluantes, qui doivent être gérées par des systèmes de filtration et de capture des fumées.

Transport du CO2: problématiques et solutions

Une fois produit, le CO2 peut être directement émis dans l'atmosphère, contribuant à l'effet de serre, ou capturé et transporté pour une utilisation ou un stockage.

Le transport du CO2, également appelé transport du CO2, est une composante critique de la captation, utilisation et stockage du carbone (CCUS), une technologie visant à réduire les émissions nettes de dioxyde de carbone grâce à la capture et à la réutilisation du gaz.

Le transport du CO2 peut se faire sous trois formes principales:

Sous forme gazeuse: sous pression via des conduites ou pipelines, souvent utilisées pour des courtes distances. Le CO2 est compressé à une pression modérée (environ 10-15 bars) pour réduire le volume et faciliter le transport.

Sous forme liquide: pour les transports longue distance, le CO2 est liquéfié par refroidissement et compression à haute pression (supérieure à 70 bars). Une fois liquide, il peut être transporté par citernes ou navires-citernes similaires à ceux utilisés pour le transport de gaz naturel liquéfié (GNL).

Sous forme solide: sous forme de glace carbonique, le CO2 peut être transporté dans des conteneurs, bien que cette méthode soit moins courante en raison des difficultés liées à la gestion thermique du processus de solidification.

En plus des questions liées au transport physique, il est également nécessaire de prendre en compte le réseau d'infrastructures et les coûts associés.

Les pipelines de CO2 nécessitent des investissements significatifs et une gestion précise pour éviter les fuites et garantir la sécurité, notamment lorsque le transport a lieu dans des zones densément peuplées.

Cependant, la technologie des pipelines est déjà largement utilisée dans les secteurs pétrolier et gazier, ce qui facilite la conversion de certaines infrastructures pour le transport du CO2.

Utilisation industrielle du CO2: des émissions au développement de nouveaux produits

Le CO2 capté à partir des déchets ne doit pas nécessairement être traité comme un simple déchet. Ces dernières années, l'industrie a développé plusieurs applications innovantes pour le CO2, le transformant en une ressource précieuse.

Voici quelques-unes des principales façons dont le CO2 est utilisé au niveau industriel:

Production de carburants synthétiques: le CO2 peut être utilisé comme matière première pour la production de carburants synthétiques par des processus de conversion chimique.

L'un de ces processus est la réaction avec de l'hydrogène obtenu à partir de sources renouvelables (par exemple l'électrolyse de l'eau alimentée par l'énergie éolienne ou solaire) pour produire du méthanol ou d'autres hydrocarbures synthétiques.

Ces carburants peuvent être utilisés dans les transports, contribuant à réduire la dépendance aux combustibles fossiles.

Production de matériaux de construction: l'une des applications les plus prometteuses est l'utilisation du CO2 dans la production de ciment et de béton à faible empreinte carbone. Grâce à des processus de carbonatation, le CO2 peut être piégé à l'intérieur des matériaux de construction, réduisant ainsi la quantité globale de CO2 émise dans l'atmosphère.

Certaines start-ups développent des technologies pour remplacer le ciment traditionnel par des alternatives qui absorbent plus de CO2 qu'elles n'en émettent lors du cycle de production.

Production de plastiques et de polymères: le CO2 peut être utilisé comme matière première pour la synthèse de polymères et de plastiques, réduisant ainsi la dépendance aux produits pétrochimiques. Par exemple, le CO2 peut être utilisé pour produire des polyols, des composants clés dans la fabrication de polyuréthane, un plastique largement utilisé dans divers secteurs, de l'automobile à la construction.

Agriculture et culture en serre: le CO2 peut être utilisé pour augmenter la productivité agricole. Dans des environnements contrôlés comme les serres, l'augmentation de la concentration de CO2 favorise la photosynthèse, accélérant ainsi la croissance des plantes et augmentant les rendements.

Industrie alimentaire et des boissons: le CO2 est largement utilisé pour la carbonatation des boissons, comme la production de boissons gazeuses et de bière. De plus, le CO2 alimentaire est utilisé pour la réfrigération et l'emballage sous atmosphère modifiée, prolongeant ainsi la conservation des produits alimentaires.

Conclusion

Le CO2 produit à partir des déchets, bien qu'il représente l'un des principaux défis en termes d'émissions, peut être transformé en une ressource précieuse s'il est correctement géré.

Le transport du CO2, via des pipelines ou des navires-citernes, et son utilisation industrielle dans de nombreuses applications représentent des solutions innovantes pour contribuer à la réduction des émissions mondiales de gaz à effet de serre.

Dans le contexte d'une économie circulaire, la gestion du CO2 ne doit pas être considérée uniquement comme un problème, mais comme une nouvelle opportunité commerciale. Les technologies de capture, d'utilisation et de stockage du carbone offrent des solutions concrètes pour valoriser ce gaz comme matière première, tout en réduisant l'impact environnemental.

Avec des investissements dans la recherche et le développement et une réglementation appropriée, l'industrie pourrait pleinement exploiter le potentiel du CO2 pour favoriser la transition vers une économie à faibles émissions de carbone.