Le transport maritime du dioxyde de carbone capturé dans les centres industriels vers les sites de stockage est une activité naissante dont les défis sont relevés par des acteurs tels que la société norvégienne Brevik Engineering.
Forte de son héritage en matière d’architecture navale et de son expérience dans quelque 120 projets de navires de production, de stockage et de déchargement flottants, la société a été étroitement associée à des études industrielles plus vastes dans le nord-ouest de l’Europe afin de déterminer la conception optimale des navires de transport de CO2 navires de transport.
En collaboration avec sa société mère chinoise, le groupe CIMC, Brevik a mis au point un navire destiné à transporter du CO2 capturé d’une aciérie du nord de la France vers la Norvège.
Le transport maritime de toute forme de gaz présente des défis innés en matière de conception et d’ingénierie, et le transport du CO2 n’est pas différent, selon Martin William Hay, directeur du développement commercial de Brevik, qui a été impliqué dans les projets de captage et de stockage du CO2 études de transport pendant cinq ans.
L’entreprise se concentre sur les émissions de CO2 Le gaz est acheminé par des voies de transport entre les ports du sud de la mer du Nord, bien qu’une autre possibilité envisagée soit le transport par barges fluviales vers des centres de stockage dans le Bas-Rhin.
Brevik envisage également le transport en haute mer, ou « blue water », de grandes quantités de CO2mais il considère que ce marché est « plus éloigné dans le temps », selon M. Hay.
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Le problème de la glace sèche
Pour transporter le CO2 par voie maritime, il doit d’abord être refroidi et transformé de gaz en liquide.
Il convient toutefois d’être prudent au cours de ce processus, car si le CO2 si la pression n’est pas suffisante pendant le refroidissement, elle peut se transformer en « glace sèche » solide.
Idéalement, le CO2 serait pressurisé à un minimum de 5,8 bars et refroidi à moins 56,4 degrés Celsius, précise M. Hay.
Cependant, il explique que lorsqu’il est représenté sur un graphique, ce mélange pression-température particulier se situe très près de ce que l’on appelle un « point triple », où le CO2 peut exister dans les trois états et peut donc passer directement de l’état de gaz à celui de solide.
« Vous risquez beaucoup de problèmes, donc ce que vous faites (pour éviter le problème de la glace sèche), c’est d’avoir des pressions plus élevées et aussi des températures légèrement plus élevées.
Choix de l’acier
Mais le défi posé par des pressions et des températures plus élevées est que les réservoirs de stockage du CO2 deviennent plus volumineux et nécessitent des parois en acier plus épaisses ou doivent être fabriqués en acier à haute résistance.
L’acier plus épais augmente le poids des navires et entraîne une hausse des coûts de construction et de carburant, tandis que l’acier spécialisé est coûteux.
Les réservoirs en acier plus épais sont également plus difficiles à fabriquer, selon M. Hay.
Le jury ne s’est pas encore prononcé sur le type d’acier à utiliser pour construire les réservoirs de CO2 souligne Gisle Nysaeter, responsable technique de Brevik pour le captage et le stockage du carbone.
« Il s’agit d’une question à débattre. Pour commencer, nous utiliserions probablement de l’acier au carbone et au manganèse. Mais cet acier peut être corrodé si vous n’avez pas la bonne spécification de CO2« , précise M. Nysaeter.
C’est pourquoi, dit-il, « on discute beaucoup de la propreté du CO2 devrait l’être pour utiliser le carbone-manganèse au lieu de l’acier inoxydable, par exemple ».
Cette fois-ci, Brevik et CIMC ont opté pour l’acier au carbone-manganèse, qui limite la taille des réservoirs pouvant être construits par rapport à l’acier à haute résistance, mais qui est largement accepté dans l’industrie et n’est pas soumis à un long processus de qualification, explique M. Nysaeter.
Il est essentiel de trouver le bon équilibre entre pression et température, car les réservoirs de stockage détermineront l’agencement du navire.
« Une fois que la conception des réservoirs est connue, c’est elle qui dicte la conception du navire de transport », note M. Hay.
La capacité maximale des navires actuels qui transportent le CO2 à usage industriel est d’environ 2000 tonnes, stockées dans des réservoirs conçus pour supporter des pressions de 15 bars et des températures de moins 30 degrés Celsius.
Pas de véritable norme industrielle
Ces spécifications, explique M. Hay, sont « aussi proches que possible d’une norme industrielle » et constituent la base du projet de capture et de stockage du carbone Northern Lights de TotalEnergies en Norvège, où des vraquiers convertis transporteront le gaz.
Brevik a également évalué la possibilité de convertir des vraquiers, mais l’industrie se concentre actuellement sur les nouvelles constructions.
Hay explique que la société estime que le « point idéal » pour la conception des navires serait de transporter 500 000 tonnes par an, soit une capacité supérieure à celle des navires Northern Lights et capable de répondre aux exigences de la plupart des projets de CSC en mer du Nord, qui ont une capacité d’environ 1 million de tonnes par an.
L’un des projets sur lesquels Brevik travaille est la conception d’un navire de transport de CO2 Le gaz est transporté par un méthanier depuis une aciérie d’Arcelor Mittal à Dunkerque, en France, jusqu’à un site de stockage situé à Kollsnes, en Norvège.
Sur les 10 millions de tonnes d’émissions annuelles de l’aciérie, 1,5 million de tonnes seront capturées dans un premier temps.
Réservoirs bi- et tri-lobes
Au lieu des réservoirs cylindriques conventionnels placés tête-bêche dans la coque du navire, Brevik utilisera des réservoirs « bi-lobes » qui offrent des avantages potentiels en termes de maximisation de l’espace de la coque et d’augmentation des émissions de CO2 capacité de stockage.
Le modèle bi-lobe – une solution tri-lobe est également disponible – se présente sous la forme de deux structures grossièrement cylindriques jointes côte à côte.
Le transporteur LCO2 10800 proposé par Brevik contiendrait 10 800 mètres cubes de CO2 dans des réservoirs basse pression à deux lobes et est conçu pour être similaire à un camion-citerne pour gaz de pétrole liquéfié.
Assistance éolienne
Pour minimiser la consommation de carburant et les émissions, le navire pourrait être équipé de rotors Flettner pour une propulsion assistée par le vent.
En termes simples, ces rotors sont des cylindres verticaux qui tournent et développent une portance lorsque le vent souffle sur eux.
CIMC Sinopacific Offshore & ; Engineering, basé à Nantong, a conçu les réservoirs bi-lobes, Brevik s’occupant de la conception du navire et du concept global.
Selon Hays, l’épine dorsale du système de stockage de CO2 Le programme de recherche et développement CO2LOS, auquel participent également TotalEnergies, BP, Equinor, Air Liquide, Imodco, Mitsubishi, Gassco, Sintef, MOL et Sogestran, constitue la principale stratégie de l’UE en la matière.
Le projet CO2LOS, qui en est à sa troisième phase, a été lancé par Brevik et Sintef, l’organisme de recherche norvégien, et est financé par le programme Climit du gouvernement.
