EMP : une mine au service du stockage et de la valorisation
Le 40ème anniversaire du site de Fontainebleau de l’Ecole des Mines de Paris, dédié notamment aux Sciences de la Terre et de l’Environnement (qui consacrent de nombreux travaux au stockage et à la valorisation des déchets industriels, mais aussi au captage et stockage du CO2), a été mis à l’honneur fin juin dernier dans le cadre d’une journée d'information qui avait pour vocation d’aider à mieux connaître ce puits de sciences…
Fondée en 1783, l’Ecole des Mines de Paris est installée depuis 1816 dans l’ancien hôtel Vendôme, en bordure du jardin du Luxembourg. Pour faire face à un contexte de plus en plus évolutif, un plan strétégique pour l'Ecole a été élaboré et adopté par le Conseil d'administration. Ce plan, pour la période 2007-2011, fixe trois grandes familles d'objectifs qui devront mobiliser chacun : désormais, l'Ecole se doit d'être internationale, d'être actrice de l'innovation et se doit de mener une recherche originale développée sur des champs émergents.
L’école des Mines, autrement dénommée Paris Tech, est un établissement public à caractère administratif sous la tutelle du ministère en charge de l’Industrie et assure 5 formations qui s’appuient sur 124 centres et 2 pôles d recherche allant des Sciences de la Terre, Energétique et Génie des Procédés, Mathématiques Appliquées aux Sciences Economiques et Sociales, en liaison avec l’industrie et du meilleur niveau académique. Elle s’est étendue sur 3 implantations régionales Evry et Fontainebleau depuis 1967 et plus récemment, en 1976, Sophia Antipolis.
Six centres sont implantés à Fontainebleau dans 4 domaines de recherche dont celui des Sciences de la Terre et de l’Environnement, dirigé par Damien Goetz. Parmi les domaines étudiés, celui du stockage et de la valorisation des déchets industriels, mais aussi du captage et du stockage du CO2…
Depuis 2000, l’Ecole développe un nouveau procédé de captage du CO2 par antisublimation dans les fumées des unités de production d’énergie (collaboration avec Alsthom, Ademe, brevet Armines).
« Deux maquettes ont été réalisées permettant la captage du CO2 par givrage à basse température (-110°C) sur la surface d’un évaporateur d’une cascade intégrée en obtenant l’efficacité de captage souhaitée de 90%, pour des concentrations variables d’entrée de 3 à 30°. Le captage de 150 kg de CO2 par jour, 24 heures sur 24, sur une durée de 3 800 heures a validé le concept en vue de l’industrialisation », explique Denis Clodic, Directeur du Centre Energétique et Procédé de Paris.
Des études technico-économiques évaluent les coûts de captage entre 18 et 25 € la tonne de CO2 évitée, pour des installations de 50 à 600 MW électrique.
L’Ecole travaille également avec EDF sur le calcul de l’efficacité énergétique de centrales de production d’énergie « IGCC incluant le captage du CO2 par un procédé aux amines MDEA : un aspect important du captage du CO2 est la quantité d’énergie additionnelle requise pour le fonctionnement de tels systèmes qui réduit l’efficacité énergétique globale de la centrale, typiquement de 20% ».
Des recherches se poursuivent pour améliorer l’efficacité énergétique du procédé global.
« Depuis 2000 également, l’Ecole s’implique dans la modélisation couplée hydrodynamique et géochimie de l’évolution et des impacts d’un stockage du CO2 : des simulations de l’injection massive de CO2 dans différents types d’aquifères salins profonds ont été réalisées pour mettre en évidence les processus qui gouvernent la rétention ou le transport du CO2. L’intégrité des stockages est également au cœur des travaux réalisés : étanchéité des roches argileuses de couverture, dégradation éventuelle de leurs priorités sous l’effet des réactions chimiques avec le CO2, attaque des puits d’accès et des ciments de scellement.
Un programme expérimental sur la réactivité du CO2 supercritique sur des minéraux purs soutenu par EDF et la Région Ile de France) alimente ces modèles en données fondamentales (thermodynamiques, cinétiques) et phénoménologiques », ajoute Vincent Lagneau, Charge de recherche.
Dans une autre registre, bien que tout aussi important, la maîtrise des déchets s’impose comme un objectif incontournable pour un développement durable de notre société.
Les nouvelles réglementations nationales et européennes incitent fortement à envisager la valorisation des déchets, après traitement éventuel et à minimiser leur stockage.
Le centre de géosciences possède une grande compétence dans l’étude du comportement à long terme (chimique et géotechniques) des déchets industriels et radioactifs, en situation de stockage ou de valorisation dans les ouvrages d’ingénierie (remblais routiers, comblement des carrières souterraines et granulats pour les bétons). Leur impact potentiel sur les ressources en sols et en eaux, qui font l’objet de demandes sociétales fortes, est aussi un des points forts historique du centre. D’où la naissance d’un programme de recherche, animé par trois responsables, David Dabo, Laurent de Windt et Louis Raimbault,
« Notre savoir faire associe une approche naturaliste et d’expérimentation, s’appuyant sur des moyens analytiques performants, à des techniques de modélisation mathématique bénéficiant de puissants moyen de calcul. Les études sont réalisées en partenariat avec des industriels (Andra, EDF…) ou des instituts à caractère public (INERIS, IRSN…) et participent également à la formation spécialisée et par la recherche », affirme David Dabo.
« La démonstration à la halle d’essai concerne les mâchefers d’incinération d’ordures ménagères, produits en France à hauteur de 3 millions de tonnes par an. Ces déchets (ou co-produit ou encore matières premières secondaires) présentent des caractéristiques géotechniques qui les rendent susceptibles d’être en partie substitués aux granulats naturels ressources naturelles en baise dans les régions fortement urbanisées », précise Laurent de Windt.