Un proces de oxicombustie este arderea în care oxigenul (O 2 ) este utilizat direct ca oxidant mai degrabă decât ca aer . Prin excluderea azotului din combustie, temperatura flăcării crește semnificativ și limitează cantitatea de fum generată, precum și producția de NOx .
Adesea vorbim de oxi-combustie imediat ce conținutul de oxigen al oxidantului depășește 90-95%, o rată care este suficientă pentru a produce vapori de multe ori de 10 ori mai bogate în CO 2 decât fumurile convenționale post-ardere.
Combustibile fosile conțin în esență carbon (C), hidrogenul (H) și proporțiile mai mici ale oxigenului (O), azotul (N) de sulf (S) și cantități infime de diverse alte elemente.
Când acești combustibili sunt arse în aer (compus din azot (N 2) pentru aproximativ 79% și oxigen (O 2) pentru aproximativ 21%), acesta din urmă reacționează cu componentele combustibilului pentru a da dioxid de carbon, vapori de apă (H 2 O), dioxid de sulf (SO 2) și oxizi de azot . Azotul din aer nu participă la reacție (cu excepția faptului că poate fi parțial disociat la temperatură ridicată și poate da și NOx) și se găsește în fumul de ardere. Acestea sunt deci compuse în principal din azot, vapori de apă și dioxid de carbon, celelalte componente fiind prezente doar într-o proporție mai mică.
Aceștia din urmă, poluanți semnificativi, pot fi eliminați prin reacție chimică: dioxid de sulf prin reacție cu calcar sau var , dând apoi sulfat de calciu (CaSO 4); NOx poate fi redus prin reacția cu amoniac . Eliminarea chimică a dioxidului de carbon este mai dificilă. Cu toate acestea, acest gaz este un gaz cu efect de seră și este considerat principalul factor care contribuie la încălzirea globală .
Dintre tehnicile explorate pentru a extrage fumurile de ardere și pentru a gestiona mai bine dioxidul de carbon, oxicombustia pare promițătoare.
Aburii de combustie (în aer) fiind compus în principal din azot (N 2), vapori de apă (H 2 O) și dioxid de carbon (CO 2), este ușor să îndepărtați vaporii de apă prin condensarea vaporilor și colectarea apei sub formă lichidă. Principala dificultate se referă la separarea azotului și a dioxidului de carbon. Oxicombustia, folosind oxigen pur în loc de aer, produce doar două componente principale în gazele de ardere: dioxid de carbon și vapori de apă. După ce apa este îndepărtată prin condensare, rămâne doar dioxid de carbon. Cu toate acestea, acest gaz nu este pur: există și urme de argon și dioxid de sulf (SO 2) din sulf conținut în combustibil și un rest de oxigen neconsumat (≤ 7% în general)
Arderea în oxigen pur ridică temperatura flăcării la niveluri precum echipamentele convenționale (cuptoare, cuptoare etc. ) nu le pot rezista. Prin urmare, dioxidul de carbon rezultat este reciclat ca „balast” pentru a înlocui azotul din aer. Se obține astfel un gaz (O 2- CO 2 ) care scade temperatura de ardere, crește eficiența, producând în același timp fumuri și mai concentrate în dioxid de carbon datorită în special unei reduceri accentuate a producției de oxizi de azot (NOx).
În teorie, arderea combustibilului într-un amestec de 21% oxigen și 79% dioxid de carbon scade temperatura la un nivel apropiat de cel al arderii în aer. De fapt, nu este nevoie să respectăm scrupulos această proporție (21% / 79%), mai ales că azotul și dioxidul de carbon nu au aceleași caracteristici fizice (densitate, emisivitate etc. ). Sunt în desfășurare experimente pentru a optimiza această proporție.
Prin urmare, instalația de oxicombustie include:
Principalul dezavantaj este unitatea de separare a aerului; De fapt, problema separării azotului și a dioxidului de carbon care compune fumurile este transferată la cea a separării azotului și a oxigenului care formează aerul.
Această ultimă tehnică (separarea criogenică prin distilare fracționată ) a fost dezvoltată și a fost aplicată industrial de mult timp, dar este foarte consumatoare de energie.
Cu toate acestea, captarea dioxidului de carbon este în primul rând de interes pentru centralele termice care produc electricitate, activitate care de departe emite cel mai mult dioxid de carbon. Utilizarea oxicombustiei scade eficiența netă a unei centrale cu 10 până la 15 puncte , dacă luăm în considerare puterea absorbită pentru a opera unitatea de separare a aerului (și același lucru este valabil pentru toate celelalte tehnici testate pentru captarea dioxidului de carbon).