Le CO2 supercritique est un état de la matière dans lequel la température et la pression sont telles qu’il existe une phase liquide-vapeur. Cette phase est appelée phase supercritique. Le CO2 est un gaz qui a une température d’ébullition de 0°C et une pression de 29,5 bars.
Il est donc à l’état gazeux à cette température et pression. Mais en faisant passer le CO2 au-dessus de cette température et pression, on peut faire passer le CO2 dans une phase liquide-vapeur. On parle alors de CO2 supercritique.
Qu’est-ce que le CO2 supercritique ?
Le CO2 supercritique est un état de la matière qui se situe entre le gaz et la phase liquide. Bien que ce soit un état instable, il peut être utilisé dans diverses applications industrielles. Il a par exemple déjà été utilisé pour le soudage à froid et pour des processus de distillation. C’est surtout cette dernière application qui nous intéresse ici.
Le CO2 supercritique est souvent utilisé pour sceller des bouteilles ou des bocaux contenant du vin ou du champagne, car il permet de préserver les qualités du produit plus longtemps que si on l’avait stocké dans un réfrigérateur classique. D’autres applications plus étonnantes ont également été mises au point grâce au CO2 supercritique, comme la fabrication de plastiques biodégradables, l’extraction de composants chimiques et la production d’hydrogène moléculaire.
Avantages du CO2 supercritique
Le CO2 supercritique est une technologie qui permet de produire des molécules chimiques à partir de ressources renouvelables, ce qui peut être un moyen d’accélérer l’atteinte des objectifs climatiques. Aujourd’hui, il existe différentes façons de produire du CO2 : par combustion (combustion du charbon ou du pétrole), par synthèse chimique (par exemple, le gaz naturel et la craie) et en émettant des gaz naturels (comme le méthane).
Le CO2 supercritique est une technologie qui permet de récupérer les molécules chimiques sous forme gazeuse à partir de ressources renouvelables. Cette technologie consiste à vaporiser un liquide pour obtenir un état supercritique, c’est-à-dire que la température et la pression atteignent un niveau critique permettant d’obtenir les propriétés physico-chimiques requises pour extraire les composants volatils présents dans le solvant.
La vapeur obtenue contient l’ensemble des composants organiques volatils présents dans le solvant, y compris ceux ayant une température d’autoinflammation basse. Lorsque ces compositions organiques sont refroidies, elles se condensent et forment des liquides organochlorés facilement récupérables.
Inconvénients du CO2 supercritique
Le CO2 supercritique est composé de molécules de CO2 lorsque la pression et la température sont élevées. Il permet d’extraire des molécules indésirables présentes dans le pétrole ou produites par des réactions chimiques, telles que les gaz à effet de serre.
Le CO2 supercritique peut être utilisé pour produire du bio-diesel ou encore un carburant plus propre. Cependant, il possède aussi des inconvénients : D’abord, sa production nécessite beaucoup d’énergie, ce qui en fait un processus coûteux. Ensuite, il contient de l’oxygène et ne peut donc pas être brûlé sans risquer une explosion. De plus, son utilisation comporte certains risques : Si vous dépassez une certaine température (ou pression), le gaz se dilate et peut provoquer des explosions ou des incendies.
L’utilisation du CO2 supercritique doit donc être faite par un personnel spécialisé et dans un environnement contrôlé.
La production de CO2 supercritique
La production de CO2 supercritique est une technique qui permet d’augmenter les performances des procédés industriels, notamment pour le raffinage du pétrole.
La production de CO2 supercritique peut être mise en œuvre grâce à la liquéfaction du gaz naturel et à l’utilisation d’autres combustibles, tels que le charbon actif et les résidus forestiers. Cette technologie permet d’extraire des molécules plus simples des produits issus du pétrole brut. En effet, la liquéfaction du gaz naturel permet de réduire sa densité volumique par un facteur 100 à 1000, ce qui facilite ensuite son extraction par distillation ou par absorption. De plus, cette technique permet également d’augmenter la capacité des unités existantes sans avoir besoin d’investir massivement dans la construction de nouvelles infrastructures.
L’utilisation du CO2 supercritique
Les avantages du CO2 supercritique : Les systèmes supercritiques sont très couramment utilisés dans l’industrie chimique et pétrochimique.
Ils permettent de réduire la consommation d’énergie, de produire des matières premières à moindre coût et de récupérer des matières polluantes ou toxiques. Dans le cadre du processus de production d’aliments pour bébés, il est possible d’utiliser le CO2 supercritique pour extraire les protéines du soja, améliorer sa qualité nutritionnelle en ajoutant des vitamines ou encore obtenir une teneur plus élevée en fibres.
L’utilisation du CO2 supercritique permet également de purifier les eaux usées à haute concentration afin d’obtenir une eau déminéralisée propre à la consommation humaine. L’utilisation du CO2 supercritique peut permettre aux entreprises agroalimentaires et pharmaceutiques de réduire leurs déchets et d’améliorer leur efficacité énergétique par rapport aux autres technologies existantes.
Le stockage du CO2 supercritique
Cette technologie consiste à stocker le CO2 dans un état supercritique, c’est-à-dire au-delà de la température critique (31,1°C) et de la pression critique (30 bars). Le CO2 est liquide à ces températures mais il devient gazeux à une pression supérieure.
Il peut donc être stocké dans des réservoirs sous pression. Si le CO2 est injecté dans les puits forés pour l’extraction du gaz naturel ou l’exploitation pétrolière, il sera transporté en camions-citernes jusqu’aux infrastructures de regazéification.
Lorsque ces réservoirs seront déchargés, le CO2 pourra être récupéré par voie électrochimique pour être ensuite refroidi et comprimé avant d’être réinjecté. Cette solution permettrait aux industriels de valoriser directement leur excès de production électrique en utilisant ce gaz comme combustible et non comme déchet.
L’entreprise Climeworks a mis au point un procédé qui permet de transformer le CO2 en carburant liquide grâce à un système d’absorption sur charbon actif. Le procédé existe depuis 2009 mais Climeworks fait face à une demande croissante. En effet, plusieurs entreprises se sont penchés sur ce projet afin de trouver un moyen alternatif de traiter les millions de tonnes que produit chaque année l’industrie chimique européenne…
Le transport du CO2 supercritique
Le CO2 supercritique est un fluide frigorigène. Il est utilisé comme fluide réfrigérant dans les systèmes de climatisation et pompe à chaleur. Le transport du CO2 supercritique peut être très énergivore, c’est pourquoi sa production doit être optimisée. Des travaux de recherche sont menés actuellement sur le sujet, afin d’améliorer la performance du transport du CO2 supercritique.
L’objectif est de diminuer la consommation énergétique des systèmes de transport du CO2 à moins de 0,1 kWh par kg alors que ce taux est aujourd’hui compris entre 0,4 et 0,5 kWh par kg. Actuellement, le taux moyen mesuré lors d’essais en laboratoire se situe autour de 0,6 kWh par kg.
Le CO2 supercritique est un gaz liquéfié à une pression et une température plus élevée que celle de l’état gazeux naturel. Il est utilisé dans des applications industrielles, comme la production de polymères ou le séchage. La technologie du CO2 supercritique a fait son apparition en 1859 quand le chimiste français Charles Adolphe Wurtz a démontré qu’il était possible de dissoudre du carbonate de sodium dans l’ammoniac à une température et une pression très élevée.
