Le réchauffement climatique est proportionnel aux émissions mondiales de dioxyde de carbone dans l’atmosphère. Si aucune action réelle n’est entreprise, ces émissions pourraient atteindre 72 gigatonnes par année d’ici 2060, soit 60 gigatonnes de plus que l’objectif fixé par l’Accord de Paris sur le climat. L’objectif en question est d’atteindre une carboneutralité d’ici 2070 afin de maintenir le réchauffement climatique sous la barre des 2 °C par rapport à l’époque préindustrielle. Pour l’atteindre, la réduction des émissions ne sera pas suffisante. Il faudra impérativement capter le CO2 directement de l’atmosphère, et ce, dès 2030.
Ce projet de recherche repose sur le captage direct du CO2 par adsorption solide à basse température, phénomène de transfert de masse où un adsorbat gazeux se fixe à la surface d’un adsorbant solide. Cette méthode de captage est d’ailleurs la plus viable commercialement par rapport au captage direct par absorption, avantage non négligeable dans un monde où l’implantation de marchés et de taxes sur le carbone est de plus est plus répandue. Le but de cette maîtrise est d’appliquer cette méthode de captage à un procédé utilisant une configuration à lits mobiles. Cette configuration se base sur le mouvement de multiples cellules d’adsorbant en phase d’adsorption et optimise leur cycle de service dans un écoulement contenant du CO2. Cela permet à la fois de diminuer la quantité de matériau nécessaire et de créer un cycle d’adsorption continu.
Le présent rapport est une présentation du travail complété permettant de répondre à la
question de recherche suivante :Quel est le gain en performance d’adsorption de dioxyde de
carbone d’un système d’adsorption, par cyclage de cellules mobiles d’un matériau adsorbant
poreux solide à grande échelle, par rapport à un système d’adsorption par cyclage d’un lit
fixe, pendant 24 heures d’opération continue ?
Le matériau adsorbant en question est un gel de silice fonctionnalisé au polyéthylèneimine. Il a été choisi pour son faible coût d’acquisition et ses performances d’adsorption. Le gain maximal obtenu pour le système par cyclage de cellules mobiles évalué est de 2.57. Ce système aurait 8 cellules mobiles au total, dont 5 se trouveraient dans le réacteur d’adsorption en tout temps. La quantité de matériau adsorbant utilisée par cellule est équivalente au 1/32 de celle qui serait utilisée pour une seule cellule fixe. Pour une même quantité de CO2 capté, cela engendre une réduction de 61 % de la masse de matériau nécessaire avec le système à lits mobiles. Si aucune contrainte de conception et d’opération n’est considérée, un gain maximal est obtenu en utilisant 2 cellules contenant le moins de matériau possible avec un temps de cycle complet (adsorption et régénération, avec ou sans échange de chaleur) le plus court possible
