Carbon Capture and Management Strategies for Decarbonizing Secondary Aluminium Production
Résumé
La production d'aluminium fait largement appel aux combustibles fossiles, ce qui entraîne d'importantes émissions de gaz à effet de serre. Alors que l'industrie cherche à réduire son impact sur l'environnement, l'élimination des émissions directes provenant de la refonte est de plus en plus cruciale. Cette recherche porte sur la décarbonisation de la refonte et du laminage de l'aluminium secondaire grâce à des stratégies optimisées de capture et de réduction du carbone. Différentes voies de capture et de gestion sont développées et évaluées en utilisant des techniques d'intégration et d'optimisation des processus par le biais de la programmation linéaire en nombres entiers mixtes (MILP). Un schéma directeur d'une usine d'aluminium est conçu, intégrant de multiples technologies de capture et de gestion du carbone, y compris l'oxycombustion, l'absorption à base d'amines, les membranes, les sorbants solides structurés et les lits cryogéniques. Le CO2 capturé peut être pressurisé pour être transporté par pipeline et injecté dans des formations rocheuses basaltiques, converti en gaz naturel synthétique, minéralisé en additifs pour ciment ou en taxes sur le CO2 moins élevées grâce aux voies d'injection, ce qui se traduit par un changement négatif net des coûts d'exploitation de l'usine par rapport à la poursuite des émissions de CO2 d'origine fossile. La méthanisation offre une voie potentielle de défossilisation lorsque l'électricité renouvelable est disponible mais que les coûts de valorisation du CO2 sont plus élevés que les prix des combustibles fossiles actuellement subventionnés. De même, la production de produits chimiques à valeur ajoutée (oléfines) à partir du CO2 capturé reste plus coûteuse que les prix actuels des produits de base d'origine fossile. Parmi les technologies de captage, l'oxycombustion s'avère particulièrement prometteuse pour la production d'aluminium secondaire en raison de son efficacité énergétique et de son niveau élevé de préparation technologique, ce qui permet de réduire les coûts d'application. Tous ces systèmes de captage et d'utilisation sont presque trois fois moins chers que l'importation d'hydrogène vert pour les fours à aluminium. Enfin, en cas d'émissions ponctuelles concentrées, le captage direct de l'air est plus coûteux en énergie et en argent, tandis que la plantation d'arbres reste incertaine et occupe beaucoup de terrain.
Bio
Dareen Dardor est candidate au doctorat en énergie à l'École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) dans le groupe d'ingénierie des processus industriels et des systèmes énergétiques. Mon objectif est de contribuer à la science et d'aider à développer des solutions innovantes pour un avenir durable. J'ai obtenu un BSc et une maitrise en génie chimique avec grande distinction à l'Université du Qatar et à l'Université Texas A&M, respectivement. J'ai cinq ans d'expérience en tant qu'ingénieure de recherche dans le développement de solutions adaptées au traitement et à la gestion des eaux usées de l'industrie pétrolière et gazière (au ConocoPhillips Global Water Sustainability Center). Ma thèse de doctorat porte sur le développement de solutions neutres en carbone pour une industrie de l'aluminium nette zéro et s'inscrit dans le cadre du consortium Net Zero Lab Valais, une collaboration entre l'EPFL, la HES-SO, Novelis et Oiken.