Le concept de train de capture du dioxyde de carbone pourrait purifier l'air en zoomant le long des voies
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Le concept de train de capture du dioxyde de carbone pourrait purifier l'air en zoomant le long des voies

Oct 12, 2023

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CO2 Rail, une start-up ferroviaire basée aux États-Unis, prévoit de capturer le carbone directement dans l'air alors que ses wagons modifiés sillonnent le pays, éliminant ainsi le besoin de grandes installations pour extraire le carbone de l'air, selon un communiqué de presse.

La capture directe du carbone est une méthode simple pour réduire la quantité de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Le carbone capturé peut ensuite être utilisé à d'autres fins telles que la fabrication d'ingrédients pharmaceutiques ou simplement compressé et séquestré sous la Terre.

Actuellement, les méthodes déployées pour capturer le carbone directement de l'atmosphère nécessitent de vastes quantités de terres et d'énergie pour y parvenir. Des chercheurs de CO2 Rail, en collaboration avec l'Université de Toronto, ont donc mis au point une nouvelle méthode qui peut puiser dans le réseau ferroviaire existant et capturer le carbone de l'atmosphère pendant que les trains de voyageurs et de marchandises effectuent leurs tournées habituelles.

Les chercheurs prévoient d'utiliser des wagons de train construits à cet effet et équipés de grands évents pour aspirer l'air. Étant donné que cela se fera au fur et à mesure que le train se déplace à grande vitesse, cela éliminera le besoin de ventilateurs habituellement déployés par des systèmes fixes de capture directe du carbone, ce qui permettra d'économiser des quantités importantes d'énergie.

Les wagons du train seront équipés de chambres pour collecter le dioxyde de carbone, qui sera ensuite concentré et stocké dans un réservoir de liquide jusqu'au train. L'air exempt de dioxyde de carbone sera rejeté dans l'atmosphère par l'arrière ou le dessous du wagon.

"Toutes les douze heures lors du changement d'équipage ou des arrêts de ravitaillement, le réservoir de CO2 à bord est vidé dans un wagon-citerne de CO2 normal situé à cette gare", a déclaré E.Bachman, le fondateur de CO2 Rail, dans un échange de courriels avec Interesting Engineering. "Lorsqu'un groupe suffisamment important de ces wagons-citernes aura été rempli, un train sera formé et peut-être jusqu'à 10 000 tonnes de CO2 capturées seront expédiées dans l'économie circulaire du carbone en tant que matière première à valeur ajoutée ou directement par chemin de fer vers la séquestration géologique. Cela ne devrait pas être un défi du tout car les wagons CO2Rail ont été conçus pour environ 24 heures de fonctionnement continu avant de devoir être déchargés et les ingénieurs doivent effectuer une rotation environ toutes les 8 heures.

Dans un système de freinage classique, les frottements dus à l'application des freins génèrent de la chaleur qui est rejetée dans l'atmosphère. "Chaque manœuvre de freinage complète génère suffisamment d'énergie pour alimenter 20 maisons moyennes pendant une journée", a déclaré Bachman. "Nous ne parlons donc pas d'une quantité insignifiante d'énergie."

En utilisant un système de freinage régénératif, les trains peuvent convertir celle-ci en énergie électrique, qui peut ensuite être utilisée pour alimenter le processus de capture directe du carbone. Les chercheurs estiment qu'un train de marchandises moyen pourrait éliminer environ 6 613 tonnes (6 000 tonnes) de dioxyde de carbone chaque année.

Avec une alimentation électrique à bord générée de manière durable, la méthode est non seulement plus respectueuse de l'environnement, mais également plus économique. "Le coût projeté à l'échelle est inférieur à 50 $ la tonne, ce qui rend la technologie non seulement commercialement réalisable, mais également attrayante sur le plan commercial", a ajouté Bachman.

Les chercheurs souhaitent utiliser le réseau ferroviaire car il s'agit d'une infrastructure qui existe déjà et son déploiement pour capturer directement le carbone pourrait encore réduire les émissions de carbone puisque les rails sont plus efficaces que les véhicules routiers comme les camions. "En augmentant l'utilisation du rail, vous augmentez l'efficacité de l'ensemble du système de transport."

L'utilisation du système ferroviaire pourrait également offrir des avantages supplémentaires tels que l'absence de zonage et de permis de construire qui sont nécessaires pour les méthodes de capture à grande échelle. Au fil du temps, ces voitures spécialement conçues deviendront une caractéristique régulière de tous les systèmes ferroviaires et deviendront invisibles pour le grand public.

Les chercheurs ont publié leurs travaux dans la revue Joule.

Abstrait

Le captage direct du dioxyde de carbone dans l'environnement devient de plus en plus une nécessité urgente pour atténuer les pires effets du changement climatique. Cependant, les demandes énergétiques élevées nécessitent des stratégies de mise en œuvre créatives pour minimiser le détournement de ressources conventionnelles déjà épuisées vers cette cause. Pour atténuer ces problèmes, des stratégies de mise en œuvre créatives doivent être conçues pour réduire l'obstacle à l'applicabilité économique des systèmes DAC afin qu'ils puissent être largement déployés. À cette fin, le travail décrit ici présente une technologie innovante pour le déploiement de wagons DAC autonomes spécialement conçus sur des lignes ferroviaires diesel et électrifiées équipées de réseaux de batteries, de systèmes de capture directe d'air CO2, d'équipements de compression et d'engins auxiliaires qui exploitent de manière unique l'énergie durable substantielle générée à bord du train par le freinage régénéra-tif ainsi que par des panneaux solaires montés sur des wagons compatibles. Les unités sont équipées de grandes prises d'air qui s'étendent jusqu'au sillage du train en mouvement et collectent l'air d'alimentation en CO2 par des processus fluidiques de type statoréacteur, évitant ainsi le besoin des ventilateurs requis par les systèmes terrestres et n'impliquant aucune demande d'énergie ou de ressources terrestres. Déchargé quotidiennement lors du changement d'équipage ou des arrêts de ravitaillement en carburant dans des wagons-citernes de CO2 réguliers, le réseau organisera la livraison des sites de route de CO2 récoltés pour une séquestration souterraine permanente, ou la livraison aux utilisateurs finaux comme matière première pour l'économie circulaire du carbone. La technologie récoltera des quantités significatives de CO2 à des coûts bien inférieurs et a le potentiel conservateur d'atteindre une productivité annuelle de 0,45 gigatonnes d'ici 2030, 2,9 gigatonnes d'ici 2050 et 7,8 gigatonnes d'ici 2075, chaque voiture ayant une capacité annuelle de 3 000 tonnes de CO2 à court terme et plus encore à mesure que le la technologie progresse.

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