Description

Le dioxyde de carbone (CO2) en excès dans l’atmosphère affecte l’écosystème en tant que gaz à effet de serre. Le dioxyde de carbone peut être réduit en réduisant l’utilisation des carburants fossiles. En plus des réductions d’émissions et pour atténuer cette condition, il est important de considérer les mécanismes qui peuvent éliminer le CO2 de l’atmosphère. Il existe deux principales formes de séquestration du carbone dans le sol. Tout d’abord, il y a le stockage géologique, qui est défini comme une injection souterraine de CO2 telle qu’en dessous des dômes de sel, ou dans un réservoir de pétrole épuisé. La deuxième forme de captage du carbone est la séquestration passive des sols, qui fera l’objet de cette étude. La capture du carbone dans le sol implique des processus naturels qui éliminent le CO2 atmosphérique par la photosynthèse et les minéraux pédogéniques carbonates. Certaines recherches ont été menées dans le monde sur cette méthode. Les travaux de Washbourne et al. (2012) sur ont montré que les sols urbains peuvent éliminer 100 t de CO2 par hectare chaque mois.

La formation de carbonates pédogéniques (principalement composés de calcite minérale (CaCO3)) dépend de la disponibilité du calcium et du carbonate en solution. Les précipitations de dioxyde de carbone provenant du sol qui contient des scories métallurgiques en calcite peuvent être maximisées par l’ajout de matériaux et le feuillage. Dans le laitier métallurgique, il y a du carbonate, silicate et oxyde de magnésium qui sont souvent utilisés pour réagir avec le dioxyde de carbone. L’absorption maximale de CO2 s’est produite à la température la plus élevée et à la plus petite taille de grain pour plusieurs types différents de scories et quantités d’absorption. Les concentrations de calcite minérale sur le sol de scories ont été mesurées dans différents sols et montrent l’augmentation du CaCO3 dans le sol (fig. 1) (Pelnap & Kacem, 2018).

Une bonne évaluation de l’utilisation du sol doit savoir ce qui contrôle la quantité maximale de carbone pouvant être capturée dans le sol. Une enquête est nécessaire pour évaluer les caractéristiques des sols. Un bon contrôle de tous les facteurs peut aider à développer la capture du CO2 par le sol urbain.

L’objectif de ce travail de doctorat est de donner la méthode à utiliser pour avoir un sol ou un matériau idéal à utiliser sur le captage du CO2. Pendant ce travail, le processus de capture du carbone sera effectué pour déterminer les caractéristiques qui amélioreraient la quantité de capture ainsi que la cinétique de la réaction.  La carbonation accélérée des matériaux sera effectuée à l’aide d’un dispositif expérimental développé en laboratoire. À partir des résultats de la première étape, une relation entre les caractéristiques et les capacités de capture du carbone sera identifiée. Ce travail peut définir un « sol/matériau » optimal qui peut donner une meilleure capture du CO2.

Compétences requises

Isothermes d’adsorption gaz/solide, Caractérisation des matériaux de génie civil, compétences dans la manipulation expérimentale

Bibliographie

R. Baciocchi, G. Costa, A. Polettini, R. Pomi, (2009). Influence of particle size on the carbonation of stainless steel slag for CO 2 storage. Energy Procedia, 1(1), 4859- 4866. Bao (2010). IECR. Abs. Selective leaching of steelmaking slag for indirect CO2 mineral sequestration. M.E. Jorat, M.A. Goddard. B.W. Kolosz, S.P. Sohi and D.A.C. Manning. (2015). Sustainable Urban Carbon Capture: Engineering Soils for Climate Change (SUCCESS). Geotechnical Engineering for Infrastructure and Development 2559-2564 D.A.C. Manning and Ph. Renforth. (2013). Passive sequestration of Atmospheric CO2 through coupled plant mineral reactions in Urban Soils. Environmental Science and Technology 47. 135-141 R.M. Pelnap, M. Kacem. “Effect of material addition and specific seed on calcite formation in metallurgic slag”. 2nd Scientific Workshop on Rehabilitation of polluted Sites and Soils. Saint-Etienne, October, 29 & 30, 2018. C-L. Washbourne. E. Lopez-Capel, Ph. Renforth. Ph.L. Ascough, and D.A.C. Manning. (2015). Rapid Removal of Atmospheric CO2 by Urban Soils. Environmental Science and Technology. C.L. Washbourne. Ph.Renforth. D.A.C. Manning. (2012). Investigating carbonate formation in urban soils as a method for capture and storage of atmospheric carbon Science of total environment. 431. 166-175

Mots clés

carbonation, déchets de construction, laitiers, optimisation