Des chercheurs de l’EPFL ont breveté un nouveau concept qui permettrait de réduire de près de 90% les émissions CO2 des poids-lourds. Il s’agit de capturer le CO2 à même le pot d’échappement, de le transformer et de le stocker sous forme liquide à bord du véhicule. Une fois retourné à la pompe, le CO2 liquide pourrait être retransformé en carburant, en utilisant des sources d’énergie renouvelables.
En Europe, les transports sont responsables de près de 30% des émissions totales de CO2, et 72% de ces émissions proviennent du transport routier*. Si l’électrification du transport individuel pourrait constituer une solution, la réduction des émissions du transport des marchandises – par camion ou bus – est beaucoup plus problématique.
Des chercheurs de l’EPFL proposent une solution inédite pour réduire les émissions liées à ce secteur : capturer le CO2 directement sur le pot d’échappement, le liquéfier dans un boitier situé sur le toit du véhicule, et le ramener sous forme liquide à la pompe, où il sera transformé en carburant conventionnel grâce à l’énergie renouvelable. Cette recherche est coordonnée par le groupe Ingénierie des Procédés et des Systèmes Energétiques de la Faculté des sciences et techniques de l’Ingénieur, dirigé par François Maréchal. Elle fait l’objet d’un brevet, et a été publiée dans Frontiers in Energy Research.
Un processus complexe à bord du véhicule
Plusieurs technologies de l’EPFL sont mises en commun pour parvenir à capturer le CO2, puis à le faire passer de l’état gazeux à liquide, tout en utilisant au maximum l’énergie disponible à bord, telle que la chaleur du moteur. Dans leur étude, les scientifiques utilisent l’exemple d’un camion de marchandises.
D’abord, les émissions du véhicule sont récupérées à même le pot d’échappement et refroidies, et l’eau est séparée des gaz. Pour isoler le CO2 des autres gaz (azote et oxygène), on passe par un système d’adsorption à température modulée, utilisant des matériaux ou adsorbants à base de metal–organic frameworks (MOFs), conçus spécialement pour absorber le CO2. Ces matériaux sont développés par les équipes d’Energypolis de l’EPFL Valais Wallis, menées par Wendy Queen. Une fois saturé en CO2, ce matériau est chauffé, de sorte à extraire du CO2 pur. Des turbocompresseurs à haute vitesse développés par le Laboratoire de Jürg Schiffmann à EPFL Neuchâtel utilisent la chaleur du moteur pour comprimer le CO2 et le rendre liquide. Ce dernier est stocké dans un réservoir. Il pourra être transformé en carburant conventionnel dans une station spécifique, en utilisant de l’électricité verte. «Il suffira que le camion le dépose, au moment de faire le plein», indique François Maréchal.
La totalité du procédé sera effectuée dans une capsule de 2mètres x 0.9 mètre x 1,2m, posée au-dessus de la cabine du conducteur. «Le poids de la capsule et du réservoir ne représente que 7% de la charge utile du véhicule», précise François Maréchal. «Le processus en lui-même est peu énergivore, grâce à l’optimisation de toutes les étapes. »
Les calculs des chercheurs indiquent qu’un camion consommant 1 kilo de carburant conventionnel permettrait de produire 3kg de CO2 liquide, et que la transformation s’effectue sans pénalité énergétique.
Quant aux 10% des émissions de CO2 non-recyclables, les chercheurs proposent de les compenser en utilisant la biomasse.
En théorie, ce système pourrait fonctionner pour tous type de véhicules poids-lourds, des cars et même des bateaux, quel que soit le carburant utilisé. L’avantage de ce système au niveau industriel est qu’il permet, contrairement aux solutions électriques ou à hydrogène, de conserver la flotte de poids-lourd qui circulent déjà sur nos routes, mais de les rendre neutres en termes d’émissions carbone.