Dominique Meeùs
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Transformations chimiques

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Gazéification de substances carbonées

la combustion incomplète donne du monoxyde de carbone (CO). C’est un gaz réducteur. Il se forme dans les hauts fourneaux où il réduit les oxydes de fer. Le surplus se retrouve dans le gaz de haut fourneau. Le Bruxellois van Helmont (http://en.wikipedia.org/wiki/Jan_Baptista_van_Helmont) a conçu que tout ce qui ressemblait à de l’air n’était pas identique et a identifié le gaz carbonique (CO₂), en inventant dans la foulée en néerlandais (à partir de chaos) le mot « gas » qui a été repris dans de nombreuses langues. Dans l’histoire du CO, on peut citer Minckeleers (http://en.wikipedia.org/wiki/Jan_Pieter_Minckeleers).

Dans le passé, le « gaz d’éclairage » puis « gaz de ville » était produit à partir du charbon. C’est un mélange de monoxyde de carbone et d’hydrogène. Comme gaz d’éclairage, il contenait beaucoup d’impuretés, comme des hydrocarbures, qui donnaient une flamme relativement claire, lumineuse. Quand, avec l’avènement de l’éclairage électrique, il a servi plutôt à la cuisine et au chauffage, il a été un peu mieux épuré.

L’équation totale est 3C + O₂ + H₂O → H₂ + 3CO, mais c’est une combinaison complexe de réactions C + H₂O → CO + H₂, C + O₂ → CO₂, CO₂ + C → 2 CO. Pour le gaz de ville, l’oxygène dans cette réaction était l’oxygène de l’air et le gaz résultant était du H₂ + 3CO mélangé à beaucoup d’azote (et de CO₂ parce qu’une fraction du carbone était brûlé complètement), ce qui en abaissait la densité énergétique. Aujourd’hui, on utilise de l’oxygène pur et le gaz obtenu, H₂ + 3CO non dilué à l’azote, s’appelle syngas. Il peut servir de combustible gazeux, d’agent réducteur (par exemple pour la réduction directe du fer) ou de source d’hydrogène.

On peut faire du « faux gaz » (syngas) avec du vrai (gaz naturel, méthane), si ce qu’on recherche est un agent réducteur ou la production d’hydrogène. L’équation est CH₄ + H₂O → CO + 3 H₂.

Transformation du CO2

En y mettant beaucoup d’énergie, il est possible de transformer le CO₂ dans diverses réactions chimiques. La principale objection à la capture du CO₂ est le stockage. Si, au lieu de le stocker pour l’éternité, on pouvait du CO₂ capté récupérer le carbone, on pourrait brûler plusieurs fois le même carbone (ce qui répond au problème de l’épuisement des ressources fossiles) sans rejeter autant de CO₂ (ce qui répond au problème de l’émission de gaz à effet de serre). Ce n’est évidemment pas une source d’énergie — c’est même une grande perte —, mais cela peut avoir un sens si on part d’énergie bon marché, comme les pointes d’énergie solaire ou éolienne, et dans la mesure où on a besoin d’énergie sous forme de combustible liquide ou gazeux pour certains usages (aviation, par exemple). Il y a de nombreuses réactions chimiques possibles et des recherches plus ou moins avancées de réalisation pratique.

Dominique Meeùs. Date: 2012-…