Le captage, l’utilisation et le stockage du carbone (CCUS) se pratiquent depuis des années, mais la complexité, la fiabilité, les coûts et le cas d’utilisation commerciale globale ont maintenu son adoption mondiale relativement faible. Compte tenu du peu de pressions externes qui ont conduit à une adoption à plus grand échelle et de l’obstacle monétaire de chaque installation devant investir dans sa propre solution CCUS, cet outil n’a tout simplement pas atteint le seuil de rentabilité.
Cette tendance est en train de s’inverser, car les engagements de l’entreprise à atteindre l’objectif ambitieux de zéro émission nette et à bénéficier de mesures incitatives gouvernementales ont stimulé la créativité quant à la façon de mettre en place une structure de coûts viable pour assurer une gestion efficace du carbone. Il est devenu de plus en plus clair que l’atteinte de l’objectif de zéro émission nette passe par la création de davantage d’installations du CCUS. Selon le 2021 Global Status of CCS Report (Rapport sur la situation du CCS dans le monde), il n’existe actuellement que 135 installations commerciales de grande envergure du CCUS en service dans le monde entier, mais plus de 2 000 seront nécessaires d’ici 2050 pour atteindre l’objectif mondial d’atténuation des changements climatiques.
Une possibilité viable et généralisée d’éliminer le CO2 impliquerait que les sources d’énergie émergentes comme l’hydrogène pourraient se développer rapidement. Finalement, l’hydrogène renouvelable produit par des sources non carbones ou « vertes » comme l’énergie solaire et éolienne est extrêmement attrayant, mais le côté demande des applications d’hydrogène devra croître rapidement pour pouvoir créer des économies d’échelle. Le CCUS rend cela possible grâce à « l’hydrogène décarboné », un pas de plus vers notre avenir à l’hydrogène. Bien que nous n’ayons pas encore réalisé cette promesse à l’échelle, le CCUS peut faciliter la production d’hydrogène propre à partir de combustibles fossiles, qui représentent les sources de la plupart de la production d’hydrogène aujourd’hui. Grâce à une approche délibérée pour s’aligner sur les facteurs économiques, le CCUS pourrait servir de moyen le moins coûteux d’introduire de l’hydrogène à faible teneur en carbone dans de nouveaux marchés à l’échelle.
Pour rendre les projets du CCUS économiquement réalisables, de nombreuses personnes se tournent vers de nouveaux centres régionaux de captage du carbone susceptibles de transformer le CO₂ en modèle d’entreprise « captage de carbone en tant que service ». Au lieu de développer des sociétés de CCUS distinctes, ce qui peut être extrêmement coûteux, ces centres partageraient l’infrastructure et un réseau de pipelines pour capter, rassembler, transporter et stocker le carbone d’une variété de raffineries locales et les produits pétrochimiques, l’engrais, d’acier et d’autres installations situées à proximité les unes des autres. Cette approche permet de mettre en place une ressource partagée, ce qui renforce les perspectives commerciales et crée des économies d’échelle considérablement améliorées, puisque les entreprises vont diviser les coûts de stockage et réduire les coûts globaux en transportant du CO₂ comprimé dans un réseau de pipelines plus large et partagé.
Il est tout aussi important d’optimiser le processus de captage en lui-même que de disposer de systèmes de comptage transactionnel et de comptage fiscal qui peuvent mesurer avec précision la masse de CO2 circulant d’un point à un autre et d’une entreprise à une autre. Cela permet aux fabricants de quantifier les émissions de leurs propres sources, ce qui est nécessaire pour la tarification du carbone et la conformité réglementaire. Il permet également aux installations de stockage de connaître le montant à facturer à leurs fournisseurs.
Qu’il s’agisse de quantifier le CO2 pour obtenir les crédits d’impôt ou de monétiser le CCUS d’autres manières, il est essentiel pour maintenir la rentabilité de pouvoir s’appuyer sur des solutions de comptage transactionnel telles que des débitmètres haute précision qui peuvent tolérer des pressions extrêmes, des températures basses et de grandes variations de masse volumique, et des analyseurs en ligne capables de détecter les impuretés chimiques dans les formes gazeuses ou liquides.
La construction de nouveaux centres pour rendre la capture du carbone économiquement attrayante nécessitera des technologies d’automatisation avancées, des solutions de jumeau numérique, des logiciels et de nouveaux outils d’ingénierie pour garantir que les installations fonctionnent de manière sûre, fiable et au coût le plus bas.
Les technologies de captage du carbone sont des technologies traditionnelles de séparation des procédés, un fondement de l’expertise d’Emerson. Cette expertise, ainsi que des logiciels et des solutions, a permis de soutenir certains des plus grands projets CCUS au monde, de l’évaluation et de la modélisation du site à l’exploitation et à la surveillance.
L’optimisation du procédé de captage du carbone est la première étape ; les systèmes d’information de gestion de l’énergie (EMIS) d’Emerson contribuent à améliorer la visibilité des procédés et fournissent des données pour une meilleure prise de décisions. L’EMIS fournit des informations pertinentes et de dernière minute sur la performance énergétique du site afin de mieux identifier les inefficacités et les irrégularités. Cela aide les opérateurs à prendre des mesures correctives en temps réel pour économiser du temps et de l’énergie. En détectant les performances médiocres, l’EMIS peut réduire jusqu’à 15 % la consommation d’énergie du site. Le contrôle précis des machines tournantes peut également réduire la consommation d’énergie et garantir l’état des machines, ce qui empêche les temps d’arrêt.
La liquéfaction du CO₂ doit être transportée vers des installations CCUS, et grâce à l’expertise d’Emerson en matière de contrôle des procédés et de mesures fiables, le CO2 peut être surveillé en permanence pour assurer une meilleure visibilité. Les compresseurs jouent un rôle essentiel dans le procédé ; les technologies de détection omniprésente et l’analyse des données d’Emerson assurent une surveillance continue de l’état et des performances du compresseur afin d’atténuer les temps d’arrêt, les dommages à l’équipements et les coûts de maintenance excessifs. Les solutions de vannes numériques optimisées assurent un débit stable jusqu’au compresseur, ce qui permet de ne pas endommager l’équipement et d’augmenter la durée de vie du compresseur.
Les projets de stockage souterrain du carbone dépendent d’une analyse fiable et précise des formations géologiques souterraines. Le logiciel E&P (exploration et production), de l’activité logicielle AspenTech d’Emerson, associée à des solutions de jumeau numérique, fournit une modélisation de simulation dynamique des environnements physiques, ce qui permet une cartographie et une mesure précises des complexes de stockage souterrains. En outre, une évaluation fiable de l’intégrité du confinement pour le stockage à long terme est nécessaire à la prise de décisions commerciales concernant le choix du site et le déploiement du procédé. Les jauges de fond de puits fournissent des données continues en temps réel à partir du réservoir de stockage, garantissent l’intégrité du puits et la fiabilité du procédé, tandis que le logiciel analyse et interprète les changements sous la surface observés sur les données sismiques tout au long de la durée de vie du projet.
Enfin, il est essentiel de maintenir les nouveaux projets de CCUS dans les délais et dans les limites budgétaires pour réduire les risques. L’approche Project Certainty d’Emerson rassemble des stratégies modernes de gestion de projet, des pratiques d’ingénierie innovantes et des technologies numériques pour éliminer les coûts, réduire la complexité et s’adapter au changement.
Les initiatives qui visent à renforcer l’adoption du CCUS ont maintenant un impact sur l’environnement, mais leur potentiel d’impact futur est encore plus grand. Alors que les secteurs industriels continuent de faire progresser le CCUS, le modèle du centre régional de captage de carbone peut être étendu pour être aussi une installation régionale de production d’hydrogène. Les abonnés au service CCUS peuvent également acheter de l’hydrogène pour leurs procédés de production, et tout CO₂ résultant de la production d’hydrogène décarbonisé peut être immédiatement séquestré dans le centre.
Ce modèle bidirectionnel a le potentiel de créer un système en boucle de régulation ou une économie circulaire pour le carbone et l’hydrogène. De l’utilisation des déchets d’installation et du partage des flux d’énergie et de matériaux au captage du carbone et à la production d’hydrogène à partir de la source la plus économique, il devient une économie circulaire qui réutilise et recycle à la fois l’hydrogène et le carbone tout en réduisant les coûts et en générant des revenus. L’atteinte de l’objectif de zéro net sera pratiquement impossible sans CCUS ; dans la lutte contre le changement climatique, les centres de captage du carbone ont le potentiel de changer la donne.
