La recirculation des gaz d’échappement contribue à la capture du carbone

La recirculation des gaz d'échappement contribue à la capture du carbone

Des opérateurs d’Elkem Thamshavn sont montrés en train de puiser du silicium liquide dans le four. Crédit : Vegar Andersen

Chaque tonne de silicium produite entraîne des émissions d’environ 5 tonnes de CO₂.

Le captage du carbone offre une solution possible pour éliminer cette émission, mais la concentration en CO₂ dans les effluents gazeux des fours est souvent trop faible pour que le captage du CO₂ soit rentable.

Une solution possible pour réduire le coût est d’augmenter la concentration en CO₂ en recirculant les gaz d’échappement. Le fabricant de silicium Elkem a collaboré avec NTNU et SINTEF pour tester cette idée dans un projet pilote.

Ambitions pour une production neutre en carbone

La production de silicium est une industrie importante pour la Norvège. Le silicium est utilisé dans l’électronique, les cellules solaires, le silicone polymère et comme élément d’alliage dans les alliages coulés. Le silicium est produit en utilisant ce qu’on appelle la réduction carbothermique du quartz. Ce processus implique des émissions de CO₂ relativement importantes.

Elkem souhaite atteindre une production de métal neutre en carbone et travaille sur plusieurs initiatives visant à réduire son empreinte climatique. La récupération d’énergie, l’utilisation accrue de matériaux biocarbonés et l’amélioration du rendement matière font partie de cet effort.

Trouver des solutions liées au captage du CO₂ des fonderies est un autre défi auquel les chercheurs s’attaquent.

Elkem a mené une première étude de capture du carbone soutenue par le programme CLIMIT. La société a étudié deux technologies de capture différentes en collaboration avec Aker Carbon Capture et Saipem, respectivement. Norsk Energi a contribué à évaluer les solutions optimales pour l’approvisionnement et la récupération d’énergie.

Tester une technologie connue dans un nouveau domaine

L’un des défis du captage du carbone des fonderies est que la concentration de CO₂ dans les effluents gazeux est faible, généralement de quelques pour cent seulement, ce qui rend l’établissement d’une usine intégrée de captage du carbone plus coûteux et techniquement difficile.

Comme mesure possible pour augmenter la concentration de CO₂ dans les effluents gazeux, Elkem et des chercheurs de NTNU et SINTEF étudient la recirculation des effluents gazeux comme moyen possible d’améliorer le processus.

La concentration de CO₂ dans les gaz d’échappement est augmentée en remplaçant une partie de l’air frais normalement fourni au four par des gaz d’échappement recyclés qui sont dépoussiérés et refroidis.

C’est une technologie bien connue pour le NOX réduction des incinérateurs, mais la méthode n’a pas été testée pour les fours de fusion du silicium.

Expérience pilote une large collaboration

Afin d’évaluer les effets de la recirculation du CO2 sur le procédé du four, une expérience pilote de recirculation des gaz d’échappement a été réalisée dans les laboratoires pilotes du NTNU et du SINTEF à Gløshaugen à Trondheim.

Une usine de recirculation unique a été construite ici autour d’une fonderie monophasée existante de 160 kW. Le four a été mis en place avec un certain nombre d’instruments et d’équipements d’analyse pour obtenir autant d’informations que possible sur l’effet de l’expérience de recirculation et pour extraire les connaissances liées à l’impact sur d’autres produits et émissions du four.

L’expérience pilote a été réalisée grâce à une collaboration entre les projets Elkem Elkem CCS, Elkem Sinoco2 et les deux centres dirigés par NTNU/SINTEF FME HighEff et le NTNU Center for Research Based Innovation, SFI Metal Production.

Différents taux de recirculation ont été testés et cartographiés au cours d’un essai de 80 heures.

Elkem a fourni des opérateurs qualifiés d’Elkem Thamshavn ainsi que des matières premières, et SINTEF et NTNU ont supervisé le contrôle du four et la mesure des gaz d’échappement.

Forte augmentation de la concentration de CO₂

En augmentant la proportion de gaz recirculé, nous avons atteint des concentrations de CO₂ de plus de 20 pour cent et avons également observé une baisse de NOX production.

Il reste beaucoup d’analyse de données pour interpréter les résultats, mais les expériences montrent que la recirculation du gaz a un grand potentiel pour réduire le NOX et faciliter le captage du CO₂ pour le processus de production de silicium.

L’infrastructure unique qui a été construite à Trondheim s’avérera également précieuse pour les futurs essais et projets dans le but de contribuer à une production de métal durable en Norvège et dans le monde.


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Fourni par l’Université norvégienne des sciences et de la technologie

Citation: La recirculation des gaz d’échappement contribue à la capture du carbone (2021, 22 juillet) récupéré le 22 juillet 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-07-recirculating-off-gas-contributes-carbon-capture.html

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