Projet Northern Lights

LE PROJET NORTHERN LIGHTS

CAPTER ET SÉQUESTRER LE CO2 POUR ATTEINDRE LA NEUTRALITÉ CARBONE

Il faudra disposer d’une flotte de navires spécialement destinés au transport du CO2 pour que le CSC maritime réalise tout son potentiel. Les processus de captage et stockage du CO2 (CSC) occupent une place essentielle dans la décarbonation de l’activité humaine. L’un d’eux consiste à capter le CO2 des grandes installations industrielles, à le transporter par navire ou par canalisation et à le stocker, généralement dans des formations souterraines, pour prévenir son émission dans l’atmosphère. Il a un rôle à jouer dans la transition énergétique, car les énergies renouvelables à elles seules ne suffiront pas à atteindre les objectifs mondiaux de suppression des émissions de gaz à effet de serre à l’horizon 2050. En premier lieu, il faut beaucoup de temps pour verdir le bouquet énergétique. En second lieu, les émissions de CO2 ne résultent pas toutes de la consommation d’énergie, mais aussi d’autres activités telles que la fabrication du ciment.

Le CO2 est rarement produit là où il peut être stocké sans danger. Le stockage sous les fonds marins, malgré sa complexité, semble prendre le pas sur le stockage terrestre, qui se heurte souvent à la résistance des populations concernées. Le transport du lieu d’émission au lieu de stockage peut se faire par navire ou par canalisation. La première option est plus rentable pour transporter de faibles volumes sur de longues distances et la seconde pour transporter de grands volumes sur moins de 700 km. En outre, pour une activité émergente comme le CSC, l’emploi de navires nécessite moins de dépenses d’équipement et se prête donc mieux au transport de volumes de CO2 initialement bas vers le petit nombre de lieux de stockages disponibles.

Comment construire un navire transporteur de CO2 ?

Les navires gaziers utilisent trois types de citernes : sous pression, basse température (à pression atmosphérique) et semi-réfrigérée. La liquéfaction du CO2 nécessite de conjuguer basse température et pression dépassant nettement celle de l’atmosphère. Par conséquent, la citerne d’un transporteur de CO2 doit être sous pression ou semi-réfrigérée. Les citernes semi-réfrigérées, comme celles des quelques transporteurs de CO2 existants, répondent aux conditions de température et de pression requises pour maintenir le gaz à l’état liquide. Les concepteurs de navires préfèrent ce type de citernes, car il permet de construire de plus grands bâtiments à moindre coût. Idéalement, la citerne devrait fonctionner dans une plage allant environ de -54 °C sous 6 bars à -50 °C sous 7 bars. Cependant, cela est proche du point triple du CO2, où phases gazeuse, liquide et solide coexistent, et l’état actuel de la technique ne suffit pas à maintenir ces conditions de manière sûre et efficace. À l’heure actuelle, les transporteurs de CO2 fonctionnent à une pression plus élevée et à -20 °C environ. Ils transportent du CO2 liquide pour le

Captage du CO2

Captage dans les installations industrielles Compression et stockage temporaire

Transport

Transport par navire du CO2 sous pression

Stockage permanent

Réception et stockage temporaire du CO2 Acheminement par pipeline sous-marin Séquestration géologique permanente (2 500 à 3 000 m sous le fond marin)

CO2 liquéfié

CO2 liquéfié

secteur des aliments et boissons et pour celui des produits sous pression tels que les agents extincteurs. Le nickel est essentiel à la résistance et à la ténacité des épaisses parois de ces citernes sous pression à températures négatives.

Le projet Northern Lights

En dépit des difficultés, les projets de CSC commencent à se concrétiser. Le projet Northern Lights (aurore boréale) est la composante transport et stockage du projet Langskip (drakkar), lancé et financé par la Norvège, qui consiste notamment à capter des émissions industrielles de CO2 dans le sud-est du pays (à Brevik et Oslo). Portée par un partenariat entre Equinor, Shell et Total et opérationnel dès 2024, la composante Northern Lights sera le tout premier réseau d’infrastructures de transport et de stockage destiné à recevoir du CO2 de source industrielle provenant de différents pays. Le CO2 capté sera transporté jusqu’à un terminal de stockage temporaire situé sur la côte ouest de la Norvège, puis acheminé par pipeline sous-marin jusqu’à un site de séquestration géologique situé sous le fond de la mer du Nord. Le stockage temporaire du gaz liquéfié sert à maintenir dans le pipeline et sous le fond marin un débit constant bien préférable à une alimentation par à-coups. La première phase du projet a démarré avec la construction de deux transporteurs spécialement conçus de 130 m de long et contenant jusqu’à 7 500 m3 de CO2. Ils transporteront le CO2 capté et liquéfié par différents émetteurs industriels vers le terminal de stockage, d’où il sera acheminé par un pipeline sous-marin d’une centaine de kilomètres jusqu’à son site de séquestration permanente situé à 2 600 m sous le fond de la mer. Cette phase vise à y stocker graduellement jusqu’à un million et demi de tonnes de CO2 par an, soit la capacité de transport annuelle des deux navires.

Rôle essentiel du nickel

Comme il existe très peu de navires spécialement destinés au transport du CO2, les ingénieurs ont dû s’entendre avec les sociétés de classification sur le matériau à utiliser pour construire les citernes sous pression des deux bâtiments du projet Northern Lights. Il fallait qu’il soit facile à façonner et capable Chaîne de valeur du CSC maritime proposé, de l’émission au stockage sous-marin.

Le CO2 émis par des installations du sud-est de la Norvège sera transporté par navire vers un parc de stockage temporaire, puis acheminé par pipeline jusqu’à un site de séquestration situé au fond de la mer du Nord. de supporter haute pression et basse température. Le choix s’est porté sur une épaisseur de 50 mm d’acier pour service sous pression de nuance P690QL2 (EN 10028-6 numéro 1.8888), contenant jusqu’à 2,50 % de nickel. Chaque navire intègre deux citernes sous pression fonctionnant à -26 °C sous 15 bars, à bonne distance de sécurité du point triple. Cela représente environ 3 000 tonnes d’aciers contenant 75 tonnes de nickel.

La chaîne de valeur du CSC comprend en outre :

• Pour le stockage temporaire, 12 citernes sous pression totalisant une capacité de 8 250 m3. Ces enceintes sous pression à basse température nécessitent aussi du nickel. Le parc de citernes représente 2 000 tonnes d’acier pour service sous pression de nuances P460ML1 (EN 10028-5) et P355NL1 (EN 10028-3) contenant jusqu’à 0,50 % de nickel.

• Un pipeline de 100 km de long et de 324 mm de diamètre extérieur maintenant le CO2 en phase liquide, autrement dit, là aussi, sous pression à basse température. Il s’étend sur le fond marin jusqu’au site où le CO2 est injecté dans des couches géologiques situées 2,6 km sous ce fond. Il est constitué de tubes de conduite de type DNV 450 FPDS (semblable à l’API 5L X65) contenant 0,50 % de nickel. Avec une épaisseur d’environ 16 mm sur la plupart de la longueur, cela représente environ 13 000 tonnes d’acier contenant 65 tonnes de nickel.

• L’exploitation d’une telle longueur de pipeline sous-marin nécessite un assemblage de petits tubes annexes, regroupés en un faisceau dit « ombilical », qui contiennent les fluides de commande hydraulique des vannes ainsi que d’autres produits chimiques.

Avec seulement 1,42 mm d’épaisseur de paroi, ces tubes difficiles d’accès doivent résister à l’eau de mer. Leur résilience est assurée par l’acier inoxydable super duplex de nuance 2507 (S32750). Un faisceau ombilical de 35 km regroupant quatre tubes en acier 2507 contient environ 10 tonnes de nickel.

Selon le modèle du projet Northern Lights, le CSC commencera d’ici 2024. L’emploi de matériaux contenant 150 à 200 tonnes de nickel donne ainsi le moyen de capter et de séquestrer 1,5 million de tonnes de CO2 par an. Il est clair que le nickel joue un rôle clé dans la réalisation des objectifs du CSC et d’autres technologies en matière de changements climatiques.

PROJET

NORTHERN LIGHTS

Site de séquestration géologique au fond de la mer du Nord

Transport et stockage assurés par le consortium Northern Lights Stockage temporaire au Naturgassparken, près de Bergen

Centrale à incinérateur de déchets Fortum Oslo Varme

Cimenterie Norcem