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Réchauffement climatique : les solutions d'aujourd'hui pour des lendemains plus verts

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Réchauffement climatique : les solutions d'aujourd'hui pour des lendemains plus verts

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Des dirigeables comme alternative écologique aux avions cargo, des éoliennes dans la ville et des pièges à CO2 dans le sol : Futuris passe en revue les solutions existantes.

On sait que le réchauffement climatique est un des problèmes majeurs de l’humanité, mais que faire du dioxyde de carbone que nous rejetons dans l’atmosphère ? En Islande, des scientifiques testent une des solutions potentielles à ce problème. Le pays s’appuie principalement sur l‘énergie géothermique qui compte parmi les sources d‘énergie disponibles les plus écologiques. Mais les vapeurs souterraines contiennent du CO2 d’origine volcanique qui peut finir dans l’atmosphère.

Islande : emprisonner le CO2 dans le sol

“ Les centrales géothermiques n‘émettent pas beaucoup de CO2,” nuance Edda Sif Aradóttir, ingénieur Réservoir chez Reykjavik Energy et coordinatrice du projet CARBFIX. “ Par exemple, la centrale de Hellisheiði, qui génère 300 mégawatts d‘électricité, en émet environ 40 tonnes par an, ce qui représente à peu près 3 % de ce qu’une centrale de taille similaire mais fonctionnant à l‘énergie fossile émettrait. Donc nous n’en émettons pas beaucoup, mais nous essayons tout de même de réduire nos émissions. “

La solution testée ici peut s’appliquer à toutes sortes d’industries. Au lieu d‘être rejetés dans l’atmosphère, le dioxyde de carbone et les autres gaz sont capturés, mélangés à l’eau qui se trouve dans les mêmes vapeurs, et le tout est ensuite injecté dans les profondeurs du sol. “ Quand la vapeur passe dans les turbines, elle est orientée vers un condensateur où la vapeur est condensée et passe de l‘état gazeux à l‘état liquide,” explique Magnus Arnarson, ingénieur chimiste chez Mannvit. “ Nous utilisons l’eau pour dissoudre le CO2 et l’hydrogène sulfuré et réinjecter le tout dans le sol. Tout ce qui sort est réinjecté dans le sol. “

Des pompes puissantes injectent cette eau gazéifiée à 500 mètres de profondeur, ce qui garantit que le dioxyde de carbone ne s‘échappera pas dans l’atmosphère. “ Nous voici sur le site d’injection où nous injectons le CO2 dissout dans l’eau dans le sol… Nous devons nous assurer qu’il reste à une profondeur suffisante et que la pression de la colonne d’eau au-dessus des gaz injectés est suffisamment élevée,” précise Edda Sif Aradóttir.

Le basalte, un allié indispensable

Le sol de l‘île est principalement composé de basalte. Cette roche volcanique poreuse joue un rôle important dans la capture du dioxyde de carbone : elle réagit chimiquement avec l’eau gazéifiée, transformant le CO2 en minéral. “ Les formations basaltiques sont parfaites pour l’injection de CO2 du fait de leur composition chimique. Le basalte contient beaucoup de calcium, de fer et de magnésium, et ces ions sont nécessaires à la minéralisation du CO2 dans le sol, “ explique Ingvi Gunnarsson, géochimiste chez Reykjavik Energy.

L’université d’Islande a démontré la viabilité de cette méthode. En utilisant de la poudre basaltique pour simuler la réaction en sous-sol, les scientifiques ont estimé à cinq ans le temps nécessaire pour minéraliser le CO2 – ce qui semblait alors optimiste. “ Les scientifiques ont modélisé des injections à grande échelle et ils ont dit qu’il faudrait au moins quelques années pour transformer le CO2 en minéraux carbonatés. Mais en fait, le travail de terrain a montré que la réaction était beaucoup plus rapide, elle a même dépassé nos attentes. Nous en sommes ravis, nous sommes ravis de pouvoir stocker le CO2 et c’est une excellente nouvelle pour nous, pour les scientifiques et pour les gens, parce que nous pouvons régler le problème du CO2 et faire quelque chose pour le climat ! “ s’enthousiasme Iwona Galeczka, chercheuse géochimiste à l’Université d’Islande.

Des carottes prélevées dans la roche ont démontré que le CO2 s‘était transformé en calcite solide en un an seulement, cinq fois plus vite que prévu.” Sur cet échantillon, on peut voir des traces blanches. C’est du carbonate de calcium, ce qui nous indique que le CO2 injecté s’est minéralisé, est devenu de la roche, et donc que nous l’avons immobilisé de manière permanente,” se félicite Edda Sif Aradóttir.

Des nappes phréatiques préservées

Mais quid des autres produits dérivés de cette réaction chimique ? Les nappes phréatiques sont-elles préservées ? A ce stade, les scientifiques impliqués dans ce projet de recherche européen n’ont décelé aucune source d’inquiétude Parmi eux, Sandra Snæbjörnsdóttir, qui prépare un doctorat en géochimie à l’Université d’Islande. “ Nous prélevons des échantillons que nous analysons en recherchant des traces de métaux pour nous assurer que nous ne sommes pas en train de contaminer l’eau. Et tous les échantillons respectent les limites préconisées pour l’eau potable,” assure-t-elle.

Portugal : des éoliennes dans la ville

Les villes de demain s’appuieront de plus en plus sur les énergies vertes, telles que l‘énergie éolienne. Aujourd’hui, les éoliennes sont très bruyantes, dangereuses pour les oiseaux et généralement installées loin des utilisateurs. Mais il existe une alternative.

Dans le port de Porto, un engin futuriste aux allures de lampadaire mobilise des panneaux solaires et une petite turbine éolienne pour générer l‘électricité locale.
“ Il fonctionne comme une aile qui oriente le vent de l’horizontal à la verticale pour faire tourner la turbine centrale qui génère de l‘énergie, “ explique Pedro Ruão, ingénieur et PDG d’“Omniflow”:http://omniflow.pt/fr/. Des panneaux solaires emmagasinent l‘énergie le jour et les hélices horizontales fonctionnent quelle que soit la direction du vent. “ Avec cet engin, vous pouvez couvrir les besoins en électricité de votre habitation grâce à de l‘énergie produite localement. Plus besoin de recourir au réseau électrique dont l‘électricité peut avoir été générée par des centrales au charbon ou nucléaires, donc vous contribuez ainsi au développement durable,” insiste-til.

Pas de raccord au réseau électrique

Développée dans le cadre d’un projet de recherche européen, cette technologie peut assurer l’alimentation électrique de toutes sortes d‘équipements urbains indépendamment du réseau électrique auquel il peut parfois être difficile de se raccorder. “ De nos jours, il faut creuser des tranchées dans le sol pour les câbles qui connecteront vos équipements au réseau. Il vous faut des autorisations qui parfois n’arrivent pas à temps. Donc il est plus facile et plus rapide d’utiliser cette solution alternative pour générer de l‘électricité sur place, “ estime João Pina, ingénieur télécom chez Drivetel.

Les batteries, cachées sous la carapace de l’engin, stockent l‘énergie produite. Divers composants peuvent être ajoutés en fonction des besoins spécifiques. “ L’espace vide à l’intérieur nous permet d’installer toutes sortes d‘équipements électroniques qui peuvent, par exemple, assurer la connectivité sans fil en zone rurale. Nous pouvons installer des antennes pour garantir l’accès à l’internet mobile dans les zones reculées, “ souligne Jorge Amaral, ingénieur chez Officelan.

Alors que la nuit tombe sur Porto, une des applications les plus brillantes de cette technologie se révèle à nos yeux : l‘éclairage LED intelligent s’active automatiquement, utilisant l‘énergie accumulée pour illuminer le port. “ Ce que nous avons ici est le système de démonstration. Une seule unité ne suffit pas à faire la différence mais vous pouvez imaginer la différence que pourraient faire une centaine de ces engins en générant 15 mégawatt-heure d‘énergie par an, en termes de contribution à la durabilité en zone urbaine,” fait remarquer Pedro Ruão.

Royaume-Uni : le retour du dirigeable

A Bedford, en Angleterre, une alternative écologique à l’aviation moderne est en train de prendre forme : les créateurs d’un immense dirigeable sont convaincus qu’il va révolutionner un secteur réputé polluant et bruyant. Baptisé “ Airlander “, ce dirigeable hybride combine plusieurs technologies aéronautiques, y compris celles utilisées pour les avions et les hélicoptères, afin de maximiser son efficacité.

Chris Daniels est chargé des partenariats et de la communication chez Hybrid Air Vehicles. “ Le dirigeable a une capacité de 38.000 mètres cubes à l’intérieur. Cet espace est principalement rempli d’hélium, plus léger que l’air. C’est ce qui lui donne de la portance, 60 % de sa portance vient de là. Jusqu‘à 40 % de sa portance vient de sa forme en aileron, une forme aérodynamique. Tout cela le rend plus efficace et très facile à contrôler,” explique-t-il.

Plus besoin d’aéroport

Un essai réalisé avec un prototype d’Airlander a démontré des caractéristiques de vol satisfaisantes. Le dirigeable ne se déplace pas très vite – 150 km/h – mais il peut rester dans les airs en toute sécurité pendant des semaines et n’a pas besoin d’aéroport pour décoller ou atterrir.

“ Nous pouvons effectuer des livraisons dans des lieux dépourvus de piste d’atterrissage, ou qui ont été endommagés lors de catastrophes naturelles. Donc c’est un peu comme un hélicoptère, mais avec une capacité bien plus grande, et plus efficace. Nous utilisons de l’hélium, pas d’hydrogène. L’hélium est un gaz inerte, il n’explose pas, il n’est pas inflammable, il ne propage pas le feu. On utilise plusieurs techniques pour faire décoller ce dirigeable : une partie de la portance vient de la flottabilité, une autre vient de l’aérodynamisme, et une autre vient de la poussée vectorielle des moteurs. Donc, il y a beaucoup de redondance et beaucoup de sécurité dans la façon de faire fonctionner ce véhicule, “ explique Tom Grundy, directeur des opérations et ingénieur aérospatial chez Hybrid Air Vehicles.

Moins de carburant, moins de pollution

Airlander sera capable de transporter jusqu‘à 10 tonnes de chargement. Sa prochaine version verra sa capacité quintupler pour rivaliser avec les avions cargo mais avec une consommation de carburant bien moindre. “ Pour une mission de 21 jours, on utiliserait autant de carburant qu’un avion de chasse en une heure. Et nous resterions 21 jours dans les airs, sans interruption. Il y a une différence significative en termes de consommation de carburant, c’est certain, “ affirme Rowan Geddes, ingénieur principal propulsion chez Hybrid Air Vehicles.

Les ingénieurs misent sur la popularité de leurs dirigeables hybrides pour le transport non urgent de marchandises. Ils seraient aussi la solution idéale pour des missions d’observation de longue durée et pourraient même être utilisés comme hôtels de luxe dans le ciel – le tout avec une pollution minimale de notre atmosphère. Et Chris Daniels de conclure : “ Nos émissions de CO2 représentent à peine entre un quart et un tiers de celles des avions. Mais à l’avenir, nous devrions passer au tout électrique et avoir des panneaux solaires sur le fuselage, ce qui ramènera nos émissions de CO2 à zéro. Cela va vraiment révolutionner le problème des émissions causées par l’aviation à l’heure actuelle.”

Le réchauffement climatique représente un énorme défi, mais les solutions existent déjà pour un futur plus écologique.