Nouvelle procédure pour réduire la pollution des centrales au charbon
Malgré l'augmentation rapide de la production d'électricité à partir de sources renouvelables comme l'éolien et le solaire, plus de 60 % de l'électricité indienne est toujours produite dans des centrales thermiques.
Sur les 36 unités qui ont moins de 25 ans, celles qui ne répondent pas aux normes d'efficacité seront autorisées pendant un nombre limité d'heures par an pour répondre aux besoins d'équilibrage ou de pointe du réseau. Le charbon, en tant que source d'énergie, n'est plus à la mode actuellement en raison de considérations liées au changement climatique. La plupart des pays, dont l'Inde, prévoient d'éliminer progressivement le charbon au cours des prochaines décennies. L'Inde, en effet, a officiellement annoncé qu'elle ne mettrait pas en place de nouvelles centrales électriques au charbon après 2022.
Cependant, nous devons encore vivre avec le charbon pendant encore un certain temps au moins. Malgré l'augmentation rapide de la production d'électricité à partir de sources renouvelables comme l'éolien et le solaire, plus de 60 % de l'électricité indienne est toujours produite dans des centrales thermiques. Et on estime que même dans le meilleur des cas, le charbon continuerait d'être le pilier du bouquet énergétique de l'Inde pendant encore au moins trois décennies.
Des efforts sont déployés pour garantir que la pollution émanant du charbon soit au moins un peu réduite au cours de ces années intermédiaires. Une variété de technologies de charbon propre est déployée ou expérimentée pour atteindre l'objectif. Les centrales électriques supercritiques modernes émettent également moins de polluants.
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La plupart des centrales thermiques brûlent du charbon pour produire de la chaleur, qui est utilisée pour convertir l'eau en vapeur. La pression de la vapeur est ensuite utilisée pour déplacer des turbines qui produisent de l'électricité. La qualité du charbon est un facteur important pour décider de l'efficacité de l'usine - la quantité d'électricité produite par unité de charbon brûlé - ainsi que les déchets qui sont libérés. En règle générale, les centrales électriques au charbon libèrent beaucoup de dioxyde de carbone (CO2) qui est un gaz à effet de serre dangereux.
Les variétés de charbon trouvées en Inde ont un problème supplémentaire. Ils ont une teneur élevée en cendres. Brûler du charbon en mode pulvérisé conventionnel entraîne la libération de beaucoup de cendres volantes, un contributeur majeur à la pollution de l'air et un danger pour la santé. Plusieurs techniques ont été mises en place pour capter ces cendres volantes après leur production, mais elles ne sont pas très efficaces. Alternativement, le charbon est soumis à un processus de prétraitement approfondi appelé lavage pour éliminer une partie de la teneur en cendres avant d'être brûlé, ce qui n'est pas non plus très efficace.
Un groupe de chercheurs de l'IIT Madras a maintenant trouvé un moyen plus efficace de gérer ce problème. En plus de garantir que les cendres sont éliminées en morceaux du lit du réacteur lui-même, leur procédure réduit la formation de CO2 et génère à la place du gaz synthétique (syngas), qui est un mélange de gaz combustibles propres comme le monoxyde de carbone et l'hydrogène, comme par- des produits qui peuvent ensuite être utilisés pour diverses utilisations.
Le groupe a utilisé une technique de gazéification du charbon bien connue dans laquelle le charbon n'est que partiellement brûlé avec un apport très limité d'oxygène dans le « réacteur de gazéification à lit fluidisé bouillonnant ». À environ 100 degrés Celsius, toute l'humidité du charbon est évacuée. À des températures plus élevées, entre 300 et 400 degrés Celsius, des combustibles gazeux piégés dans le charbon, comme l'azote, le méthane et un mélange de nombreux autres hydrocarbures, sont libérés. Lorsque les températures atteignent entre 800 et 900 degrés Celsius, le carbone du charbon commence à réagir avec l'oxygène de l'air, ainsi qu'avec la vapeur fournie avec l'air, pour former du monoxyde de carbone (CO), de l'hydrogène et du dioxyde de carbone (CO2). En contrôlant la quantité d'air et de vapeur, il peut être assuré que des quantités importantes de monoxyde de carbone (CO) et d'hydrogène (H2) sont formées. La production de CO2, qui est un gaz à effet de serre, peut être minimisée. Des études systématiques minutieuses ont été menées pour arriver au régime de fonctionnement, aux rapports air/charbon et vapeur/charbon. On a trouvé que l'addition de vapeur devient favorable dans le cas des charbons indiens à haute teneur en cendres. Par conséquent, des performances optimisées peuvent être établies dans le cas du charbon indien en suivant cette procédure opérationnelle.
En fait, cette technique peut être étendue pour produire du gaz de synthèse à haut pouvoir calorifique en augmentant la teneur en oxygène dans l'oxydant, et le rapport H2 sur CO peut être amélioré en ajoutant de la vapeur en quantités appropriées.
Les chercheurs ont également montré que l'ajout de biomasse, comme la balle de riz avec le charbon indien, confère un effet catalytique et améliore considérablement les performances de gazéification.
Vasudevan Raghavan, l'un des chercheurs associés à l'expérience, a déclaré que le processus améliorerait l'attractivité du charbon indien pour une utilisation dans les centrales électriques. Le charbon est disponible à bas prix en Inde en très grande quantité, mais il n'est pas préféré en raison de sa teneur élevée en cendres et de sa faible teneur en énergie. Raghavan a ajouté que les centrales électriques existantes devraient remplacer leurs réacteurs traditionnels par des réacteurs de gazéification et les faire fonctionner comme illustré par son équipe pour tirer parti de cette procédure. Dans l'embouchure des mines de charbon indiennes, de tels réacteurs de gazéification peuvent être installés pour répondre aux besoins en électricité des zones rurales.
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