Comment optimiser l’ACV de la construction et l’exploitation d’une unité de capture de CO2 post combustion ?

(Encadrant : Younès RIFAD (HOLCIM/Lafarge))

Descriptif

L'industrie cimentière fait partie des secteurs dits "hard-to-abate" (dont les émissions sont difficiles à abattre), car la majeure partie de son empreinte carbone provient de la décarbonatation de la matière première elle-même, et non de l'énergie utilisée. Pour atteindre la neutralité carbone, le déploiement des technologies CCUS (Captage, Utilisation et Stockage du Carbone) est aujourd'hui un levier indispensable. Il convient de bien distinguer les deux voies post-captage : le Stockage (séquestration géologique permanente du gaz) et l'Utilisation (valorisation industrielle, par exemple pour synthétiser des e-fuels en combinant le CO2 à de l'hydrogène bas carbone).

Cependant, la mise en place de cette nouvelle chaîne de valeur constitue un processus industriel lourd. La construction des infrastructures et leur exploitation génèrent leurs propres impacts environnementaux. L'enjeu est d'éviter un "transfert de pollution".

Ce projet s'inscrit dans une démarche d'éco-conception. Les étudiants devront développer un modèle d'Analyse du Cycle de Vie (ACV) capable d'identifier les "points chauds" environnementaux afin de proposer des leviers d'optimisation. Pour restreindre le périmètre, le groupe d'étudiants pourra choisir de modéliser un ou plusieurs des trois maillons suivants étant entendu que l’unité de capture est essentielle pour l’ACV :

1. L'unité de captage post-combustion. Les étudiants devront choisir la ou les technologies de captage à évaluer (amines, PSA, Hot Potassium Carbonate, membranes). Ils pourront en comparer plusieurs s'ils le souhaitent.

2. Le transport et le stockage onshore ou offshore géologique.

3. L'utilisation du CO2 pour la production d'e-fuels.

Attendus

• Cadrage et État de l'art : Définition des frontières du système pour le périmètre choisi, définition de l'unité fonctionnelle.

• Inventaire et Modélisation : Réalisation d'un modèle ACV simplifié (via un tableur Excel adossé à des bases de données comme Ecoinvent ou un logiciel open source) différenciant les phases d'investissement et d'exploitation.

• Analyse d'éco-conception : Identification des principaux contributeurs aux différents impacts environnementaux et test de scénarios d'optimisation pour faire baisser l'ACV globale.

• Livrables : Un rapport de synthèse présentant le modèle, les profils environnementaux et les recommandations d'éco-conception pour l'industrie, accompagné d'une soutenance.

Références non exhaustives

AIE (Agence Internationale de l'Énergie) - CCUS in Clean Energy Transitions :

https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions(https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions)

Global CCS Institute - État des lieux du déploiement du CCS :

https://www.globalccsinstitute.com/(https://www.globalccsinstitute.com/

Methodological review of life cycle assessments of carbon capture and utilisation – Does modelling reflect purposes?

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666789425000376

Life cycle assessment of a post-combustion CO2 capture unit through chemical absorption

https://hal.science/hal-05543743/

Contact

Encadrant industriel : Younès RIFAD (HOLCIM/Lafarge)

Email : younes.rifad@lafarge.com

Disponibilité : Suivi régulier avec les étudiants (réunions de cadrage, points d'étape bi-mensuels, validation des hypothèses).