Nos solutions

Captage, stockage et valorisation du CO₂   
Nos solutions

IFPEN développe des innovations sur toute la chaîne de valeur du CCUS:

• CAPTAGE DU CO₂
  • En postcombustion: le solvant démixant
  • En oxycombustion : la combustion en boucle chimique
• STOCKAGE DU CO₂
  • Sécuriser le stockage : logiciel de simulation CooresFlow
  • Surveillance des stockages de CO₂
    - Détection de fuites à grande profondeur: préleveur de fond de puits et cabine d’analyse
    - Détection de fuites à faible profondeur: station de monitoring multi-gaz
• VALORISATION DU CO₂

CAPTAGE DU CO₂

En postcombustion : procédé DMX™ à solvant démixant

Le procédé DMX™ est dédié au captage du CO₂ dans les émissions des installations industrielles : centrales thermiques au charbon, cimenteries, aciéries, etc. Il vise à améliorer les performances des procédés classiques aux amines, qui présentent une forte consommation d’énergie pour la régénération du solvant. Le gain énergétique ciblé est compris entre 30 et 40 %. La solution repose sur un solvant à très grande capacité cyclique qui décante en deux phases, et dont seule la phase la plus riche en CO₂ est envoyée à la régénération. La stabilité chimique de cette dernière phase permet une régénération en température et la production de CO₂ à pression élevée (jusqu’à 6 bar.eff). On peut ainsi économiser deux étages de compression par rapport aux procédés classiques.  Les essais réalisés sur mini pilote ont montré l’efficacité du procédé DMX™ à petite échelle et sur du gaz synthétique.

Une démonstration à l’échelle du pilote industriel sur du gaz sidérurgique réel est en cours de réalisation dans le cadre du projet européen 3D (DMX™ Demonstration at Dunkirk) coordonné par IFPEN et lancé en 2019. 
Par ailleurs, l’extension du champ d’application de DMX™ à d’autres types d’émetteurs est étudiée dans le cadre du projet Ademe Dinamx « Démonstration et applications innovantes du DMX™» lancé en 2020.
 

En oxycombustion : la combustion en boucle en boucle chimique

IFPEN développe un procédé novateur de captage du CO₂ utilisant la combustion en boucle chimique (CLC pour Chemical Looping Combustion). Ces travaux sont menés en partenariat avec Total (devenu TotalEnergies) depuis 2008. La performance à grande échelle fait l’objet du projet sino-européen H2020 Cheers.
La combustion en boucle chimique consiste à concentrer le CO₂ directement dans les fumées de combustion (concentration supérieure à 90 %) pour faciliter sa séparation des autres composants. On utilise pour cela un oxyde métallique qui, au contact de la charge (gaz naturel, charbon, petcoke, biomasse, etc.), libère l’oxygène nécessaire à la combustion, produisant des effluents uniquement composés de vapeur d’eau et de CO₂. Il est alors facile d’isoler le CO₂ par simple condensation de la vapeur d’eau. Le grand avantage de ce procédé est de parvenir à cette séparation sans étape additionnelle et donc de présenter un meilleur bilan énergétique que ses concurrents. Les travaux de recherche sont validés grâce à plusieurs maquettes froides et sur un pilote de 10kW. Ils bénéficient du savoir-faire des équipes d’IFPEN en matière de lits fluidisés et de matériaux. 

STOCKAGE DU CO₂ 

Sécuriser le stockage : logiciel de simulation CooresFlow

Le logiciel de recherche CooresFlow constitue une solution intégrée multi-physique, multi-échelle, de simulation, couvrant toutes les étapes de la vie d’un stockage. Il a été développé en partenariat avec un pétrolier et un stockeur de gaz. 

CooresFlow permet de simuler en 3D les écoulements de fluides, le transport des espèces chimiques via ces fluides, ainsi que les interactions entre la roche et les fluides. Il peut ainsi prédire à la fois :
•    l’évolution de la composition des fluides et du milieu poreux,
•    son impact sur les écoulements.

Le logiciel CooresFlow se distingue sur le marché par :
•    son interface intégrée, qui permet la fois de créer un modèle, de lancer une simulation et de visualiser les résultats,
•    sa flexibilité,
•    et sa performance de calcul : il offre notamment la possibilité de réaliser des maillages complexes avec un raffinement évolutif au cours du temps.
Son large périmètre d’utilisation le dédie aussi bien au travail en laboratoire qu’au terrain, de l’échelle du puits à celle du site, voire du bassin.

Le logiciel CooresFlow peut être utile :
•    dans les phases de sélection et de conception des sites de stockage, afin de limiter les risques,
•    en phase de surveillance pendant et après la phase d’injection, pour aider à positionner les outils de monitoring, adapter la fréquence des mesures, ou encore simuler le devenir du CO₂ stocké en mettant à jour le modèle de transport réactif à partir de ces mesures. 
 

Surveillance des stockages de CO₂

IFPEN développe des technologies de surveillance de sites de stockage de CO₂ dans le cadre de différents projets de recherche français et européens. 

• Détection de fuites à grande profondeur: préleveur de fond de puits et cabine d’analyse

  Les outils développés par IFPEN et son partenaire industriel SEMM Logging permettent le calcul de la composition géochimique d’un fluide à différents endroits des aquifères ou des réservoirs, sans avoir à effectuer de nombreux prélèvements.
  
  Le calcul se déroule en trois étapes :
  
  • Le prélèvement d’un échantillon de fluide à une profondeur donnée avec le préleveur de fond, fonctionnant à partir d’une profondeur de 200 mètres et jusqu’à 3 500 mètres dans un puits.

   

  

  
  • Le transfert du fluide dans la cellule de transfert T555 pour l’analyse de la composition du gaz par un micro-chromatographe directement sur site.

  

• Détection de fuites à faible profondeur: station de monitoring multi-gaz

  Pour répondre aux problématiques spécifiques des aquifères peu profonds, des nappes potables et potabilisables et du sol (ZNS ou Zone Non Saturée), une station fixe de monitoring multi-gaz a été développée. Elle est destinée à surveiller les taux d’émissions de CO₂ et autres gaz au sol. Sa fonction est double :
  • mesurer la ligne de base d’un site avant toute installation d’une activité industrielle ou agricole,
  • surveiller l’évolution des émissions de CO₂.
   

  Cet équipement de surveillance en continu propose une approche multi-paramètres et multi-traceurs. La station a été testée et validée dans une des cavités des galeries du site naturel de Saint-Émilion dans le cadre du projet ADEME Demo-CO₂, en collaboration avec Bordeaux INP. Cet équipement est également utilisé pour la surveillance d’une nappe non répertoriée au sein du projet Aquifer-CO₂Leak.
   

  

   

VALORISATION DU CO₂

Le CO₂ peut être considéré comme une matière première pour produire d’autres molécules. IFPEN, à travers le projet Sun2Chem, participe avec ses partenaires à l’élaboration d’un procédé pour obtenir de l’éthylène à partir de CO₂, en utilisant l’énergie solaire.