> Rendre le charbon plus « propre » pour obtenir des centrales plus efficaces - avr 2006

Une équipe de l’Université de Nottingham travaille actuellement sur l’utilisation de solvants pour éliminer les impuretés du charbon. Celui-ci pourra être utilisé dans une centrale électrique à cycle combiné, plus efficace qu’une centrale conventionnelle, ce qui n’est pas possible avec du charbon classique. Ce projet est financé par l’Engineering and Physical Sciences Research Council (EPSRC) à hauteur de 120 000 livres (environ 173 000 euros).

Les centrales à cycle combiné sont composées d’une turbine à gaz, similaire à un réacteur d’avion sauf que l’énergie produite sert à entraîner un alternateur, et les gaz d’échappement de cette turbine sont récupérés pour produire de la vapeur ; celle-ci entraîne une turbine à vapeur conventionnelle reliée à un autre alternateur. L’efficacité du procédé est d’environ 55 % contre 35 % pour une centrale conventionnelle, composée d’un générateur de vapeur et d’une turbine à vapeur. Si la plupart des centrales à gaz sont équipées de cette technologie, ce n’est pas le cas pour le charbon qui, même gazéifié, c’est-à-dire transformé en gaz de synthèse (CO+H2) par combustion partielle, possède toujours des impuretés minérales comme de la silice et du soufre. Après la combustion, ces impuretés, abrasives ou sous forme de gaz acide, provoquent des dommages sur les aubages de la turbine. Mais avec plus de 160 ans de réserves estimées contre 70 ans pour le gaz, le charbon effectue un retour en force, d’où l’importance de la recherche sur les technologies de charbon « propre ».

La technologie étudiée par l’Université de Nottingham est la lixiviation, c’est-à-dire l’extraction d’une substance soluble d’un mélange de corps solides, en diffusant ou en faisant circuler un solvant à travers l’ensemble. Ici, le charbon est moulu finement puis flotte sur de l’acide fluorhydrique qui dissout la silice. Le charbon est ensuite filtré puis replongé dans une autre solution contenant un agent oxydant qui enlève la pyrite, soufre minéral (sulfures de fer, de cobalt ou de nickel). Outre enlever le soufre, cet agent nettoie aussi les traces de fluorure restant de la première étape. Après une seconde filtration, le charbon, désormais propre, ne possède plus que 0,05 % de composé minéraux contre environ 15 % au départ. D’autres composants toxiques du charbon comme le mercure et l’arsenic sont aussi extraits au cours de ce traitement. Ce procédé de lixiviation a déjà été étudié dans les années 70 et 80 mais il a été abandonné à l’époque car trop cher. Néanmoins, l’originalité de la recherche effectuée par l’équipe de l’Université de Nottingham est la récupération de la silice et le recyclage du solvant. Les deux solvants sont mélangés après utilisation, la silice se reforme et est récupérée avec une pureté d’environ 98-99 %. La silice, extrêmement pure, a beaucoup de valeur : c’est un composant de base des semi-conducteurs et des cellules solaires. Les autres impuretés peuvent aussi être récupérées en tant que matière première, néanmoins leur quantité varie d’un type de charbon à l’autre. Concernant le solvant, les composés agressifs comme les fluorures ne sont pas relâchés dans l’environnement, supprimant le besoin d’un traitement spécifique des eaux évacuées. Ces composés étant recyclés, ils doivent juste être achetés une fois, ce qui diminue le coût de fonctionnement.

Outre les centrales à cycle combiné, ce charbon « nettoyé » peut être utilisé pour d’autres d’applications, notamment dans l’industrie de l’aluminium où il pourrait remplacer le coke de pétrole en tant qu’anode lors de la purification du métal. Le coke de pétrole contient du nickel, du vanadium et du soufre en hautes quantités, ce qui le rend polluant.

Le principal problème qui demeure dans le procédé est l’extraction complète du soufre. Il est extrait uniquement sous forme de pyrite (minéral), ce qui représente environ 2/3 du soufre présent dans le charbon. La recherche va donc se concentrer sur l’extraction du soufre sous forme organique. Pour le moment, un système de désulfurisation des fumées est encore nécessaire.

Auteur : Mathieu Daoudi

Sources : The Engineer, press release, 30/03/06, www.theengineer.co.uk ; Université de Nottingham, http://research.nottingham.ac.uk