Cryocap : un procédé pour capturer du CO2 « par le froid »

Cryocap

Installation Cryocap sur le site de production d'hydrogène de Port-Jérôme (©Air Liquide-Rastoin)

Alors que le CO2 se trouve au cœur des préoccupations à presque 2 semaines de la COP21, une installation permettant de capter ce gaz à effet de serre « par le froid » vient d’être inaugurée en Normandie. Présentation de ce procédé.

Un procédé « cryogénique »

C’est Air Liquide, groupe français spécialisé dans les gaz (oxygène, azote, hydrogène) pour l’industrie et la santé qui est à l’origine de la nouvelle technologie de capture du CO2 par le froid baptisée « Cryocap ».

La première installation industrielle utilisant cette technologie a été inaugurée le 5 novembre dernier à Port-Jérôme (Seine-Maritime) sur le site de la plus grande unité de production d’hydrogène du groupe Air Liquide. Cette dernière utilise le reformage de gaz naturel pour générer de l’hydrogène, procédé de production le plus courant et le plus économique qui a l’inconvénient de générer du dioxyde de carbone : il consiste à casser les molécules de méthane (principal composant du gaz naturel) avec de la vapeur d’eau à très haute température(1) en atomes d’hydrogène et en gaz carbonique(2).

Plusieurs réactions successives sont nécessaires pour produire cet hydrogène (accompagné de CO2). Dans un première temps, une réaction entre le méthane et la vapeur d’eau génère un gaz de synthèse (aussi appelé « syngas ») composé essentiellement d’hydrogène et de monoxyde de carbone (CO). Ce syngas subit ensuite une réaction catalytique (dite de « shift ») qui permet d’obtenir un mélange gazeux essentiellement constitué d'hydrogène et de CO2. Ledit mélange gazeux est lui-même traité dans un « PSA » (sélection des gaz par adsorption) afin d'en extraire de l’hydrogène « pur ». Ce PSA produit également un gaz résiduaire riche en COcontenant encore de l'hydrogène.

C’est à ce moment là qu’intervient le procédé Cryocap qui permet de traiter ce gaz résiduaire en le séparant en CO2 et en hydrogène supplémentaire. Pour ce faire, le gaz résiduel est refroidi à une température « cryogénique »(3) à laquelle le CO2 se liquéfie le premier et est ainsi séparé de l'hydrogène supplémentaire.

Le CO2 est alors purifié de ses impuretés sur le site et y stocké à l'état liquide. Au total, la capacité de capture de CO2 sur le site de Port-Jérôme serait de 100 000 tonnes par an. Air Liquide a investi 30 millions d’euros dans son unité Cryocap qui a également reçu une subvention publique de près de 9 millions d’euros.

Fonctionnement du procédé Cryocap

Schéma de fonctionnement du procédé Cryocap (©Air Liquide)

Un gain de production d’hydrogène de 20%

Le CO2 produit sur le site d’Air Liquide peut être valorisé à travers différentes applications, principalement dans le domaine agro-alimentaire(4) (surgélation avec du CO2 sous forme de glace, carbonatation de boissons gazeuses dont le CO2 fournit les bulles, etc.). Parmi les débouchés possibles de Cryocap, le groupe indique que sa technologie pourrait être déployée au sein d’aciéries ou de centrales thermiques fortement émettrices de CO2.

Sur le site de Port-Jérôme, le procédé Cryocap permettrait au final d’obtenir un gain de production d’hydrogène allant jusqu’à 20% (avec l'hydrogène résiduel) selon Air Liquide. Cette production d’hydrogène est livrée à une raffinerie voisine d’EssoRaffinage SAF(5) où elle est utilisée pour extraire le soufre des carburants automobiles. Air Liquide n’a pas souhaité communiquer sur les coûts de production de son procédé Cryocap.

Cryocap fait partie de la démarche dite « Blue Hydrogen » d’Air Liquide : le groupe s’est engagé à produire au moins 50% de son hydrogène dédié à des applications énergétiques sans émettre de CO2. Pour tenir cet engagement, Air Liquide a également la possibilité d’avoir recours à d'autres procédés de production de l’hydrogène que le reformage de combustibles fossiles qui soient « décarbonés ». Cela peut notamment être le cas de l’électrolyse de l’eau qui consiste à casser les molécules d’eau en hydrogène et en dioxygène et qui n'émet pas de gaz à effet de serre sous réserve que l'électricité nécessaire à ce procédé soit elle-même produite sans émissions. 

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Sources / Notes
  1. Par combustion d’hydrocarbures à près de 900°C.
  2. CH4 + 2 H2O → 4 H2 + CO2
  3. Très basse température non précisée par Air Liquide.
  4. Secteur dans lequel le CO2 est valorisé dans 70% des cas. Il peut aussi être utilisé pour d'autres activités telles que le traitement de l'eau ou le nettoyage industriel.
  5. Qui appartient au groupe ExxonMobil.

Cryocap, Air Liquide