CO2: deux problèmes = une solution

Le chercheur Guy Mercier (à droite), avec l'aide... (Photothèque Le Soleil, Erick Labbé)

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Le chercheur Guy Mercier (à droite), avec l'aide notamment de Louis-César Pasquier, utilise des résidus miniers provenant de mines d'amiante afin de capter le CO2 contenu dans la fumée que rejettent des usines.

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Percées scientifiques 2014

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Percées scientifiques 2014

L'année 2014 a été riche en découvertes pour la communauté scientifique de la capitale. Chacun dans son domaine, des chercheurs de la région ont écrit de nouveaux chapitres de l'histoire scientifique. Le Soleil vous présente les 10 percées les plus marquantes de l'année. »

(Québec) Il existe une formule mathématique simple et universelle que tout le monde apprend dès la tendre enfance : 1 problème + 1 problème = 2 problèmes. Et chacun sait qu'il vaut mieux en avoir le moins possible. Mais il faut croire que cette algèbre ne s'applique pas partout de la même façon puisque, dans son labo, Guy Mercier a trouvé que 1 problème + 1 problème = 1 solution.

Chercheur au Centre Eau, Terre et Environnement de l'INRS, M. Mercier travaille sur un projet qui consiste à utiliser des résidus miniers provenant de mines d'amiante afin de capter le CO2 - principal gaz à effet de serre responsable du réchauffement planétaire - contenu dans la fumée que rejettent des usines. Et son procédé a connu un «baptême de feu» cette année, avec une première application réelle à la cimenterie de la compagnie Holcim, à Joliette. Les résultats, très encourageants, montrent que non seulement la méthode fonctionne bien hors des éprouvettes, mais qu'elle est même rentable.

L'idée de base, remarquez, n'est pas nouvelle. Cela fait longtemps que l'on sait que le magnésium contenu dans l'amiante et les rochers qui encaissent les filons - c'est d'ailleurs de ces derniers dont M. Mercier se sert - peut capter le CO2. Lorsque celui-ci se dissout dans l'eau, en effet, il devient de l'acide carbonique (H2CO3); et sous cette forme, il réagit avec le magnésium pour former du carbonate de magnésium (MgCO3). En broyant la roche jusqu'à en faire une poudre, afin de maximiser la surface de contact, puis en chauffant et en la mettant dans un réacteur avec de l'eau, on peut donc transformer le gaz carbonique en un minéral et l'empêcher d'aller dans l'atmosphère.

Cette avenue avait même été testée par plusieurs groupes de recherche dans le monde, mais pratiquement tout le monde l'a abandonnée, pour diverses raisons. «Avec leurs méthodes, ça prenait du CO2 pur à 100 %, alors il fallait d'abord le séparer des autres gaz. Juste ça, ça coûte environ 50 $ la tonne. Et l'énergie pour broyer et chauffer la roche provenait souvent du charbon, alors ce n'était pas très intéressant d'un point de vue environnemental», explique M. Mercier.

En outre, poursuit-il, tout ce beau monde travaillait avec l'idée d'enfouir le produit final. «Personne n'avait pensé à séparer le carbonate. Et sans revenu, ça coûtait autour de 100 $ la tonne de CO2, ce n'était pas économique», explique le chercheur.

Or, il y a un marché pour le carbonate de magnésium. On s'en sert, par exemple, comme revêtement pour protéger les briques dans les fours industriels, ainsi que comme additif ignifuge dans certains matériaux. Et puis, la méthode de M. Mercier produit également l'oxyde de fer (Fe2O3, exactement ce que l'on sort des mines de fer), et de la silice, qui pourrait éventuellement servir de granulat ou de matériau de remplissage.

Après avoir peaufiné le concept dans les labos de l'ETE, avec un petit réacteur de 300 ml, M. Mercier et son équipe ont grossi leur réacteur (à 19 litres) et lui ont fait subir le test de la «vraie vie» : une vraie fumée industrielle, celle que rejette la cimenterie Holcim de Joliette, dans laquelle le CO2 est mélangé à toutes sortes d'autres gaz et poussières. «La principale difficulté, c'était surtout la variabilité de la fumée, mais ça nous a montré que la technologie reste assez facilement reproductible à plus grande échelle. [...] Si tout va bien, on pourrait traiter 600 000 tonnes de CO2 par année chez Holcim», dit le chercheur.

L'essai de cette année a en effet montré que le procédé retire jusqu'à 80 % du gaz carbonique de la fumée. Et contrairement à la plupart des technologies de la sorte, qui sont souvent coûteuses, celle-ci se paye elle-même.

À partir des résultats de son projet pilote, M. Mercier calcule que chaque tonne de roche broyée permet de retirer 260 kg de CO2, tout en produisant environ 500 kg de carbonate de magnésium, qui se vend 100 $ la tonne, et 100 kg d'oxyde de fer (autour de 80 $ la tonne).

Pas une solution miracle

Ce ne sera toutefois pas une solution miracle qui va régler le problème du réchauffement climatique à elle seule, avertit M. Mercier. Il s'agit d'un procédé assez lourd qui demande de transporter (par train, idéalement) de grandes quantités de roches, puis de les broyer. Ce qui, bien sûr, demande des moyens dont seuls les très gros émetteurs disposent. Pour la seule cimenterie de Joliette, M. Mercier estime qu'il faudrait des investissements de l'ordre de 100 à 200 millions $ pour traiter toute la fumée. Mais ce serait malgré tout rentable, montrent ses résultats.

«Pour les premières installations, ça va probablement plutôt tourner autour de 20 millions $, et pas nécessairement chez Holcim.  [...] Il y a eu des négociations avec d'autres parties et on est en rédaction de contrat», dit M. Mercier, sans nommer ces «autres parties».

En outre, plusieurs facteurs peuvent jouer sur les gains environnementaux réalisés. Le mode de transport de la roche, par camion, par bateau ou par train, est un facteur important dans le bilan de GES du procédé, de même que la source d'énergie employée pour chauffer la roche - la biomasse est idéale, mais elle ne peut servir que pour des installations traitant entre 50 à 100 kilotonnes de CO2 par année au maximum, après quoi il faut se tourner vers le gaz naturel, explique M. Mercier. Mais même dans le pire des cas, où la roche serait transportée par camion et chauffée au gaz, les quantités de CO2 rejetées dans l'atmosphère seraient nettement diminuées, bien que les avantages environnementaux seraient réduits d'environ 50 %.

Fait intéressant, le chercheur précise qu'il n'y a pas que l'amiante et ses roches encaissantes, riches en magnésium, qui peuvent être utilisées, mais qu'il existe aussi d'«autres filières», comme les bétons usés.

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