Optimal integration of post-combustion CO2 capture configurations with PEM electrolysis for methanol production: Energy and exergy assessment

Résumé

Les installations industrielles sont des sources majeures d’émissions de CO2 et la transformation de ces gaz en produits utiles est une stratégie essentielle pour protéger l’environnement et soutenir l’économie circulaire. Cependant, choisir la meilleure méthode de captage du CO2 est difficile en raison des nombreux facteurs techniques, économiques et sociaux en jeu. Cette thèse identifie d’abord les technologies de captage les plus efficaces pour différents secteurs énergétiques, puis étudie comment combiner ces systèmes avec de l’hydrogène pour produire du méthanol. Dans la première partie de la recherche, un cadre décisionnel a été utilisé pour classer les technologies dans les secteurs utilisant le gaz naturel, le lignite et le charbon. Pour les systèmes au gaz naturel, la boucle au calcium (calcium looping) s’est révélée être la meilleure option grâce à sa grande efficacité et sa maturité. Pour les systèmes au lignite, l’absorption chimique au MDEA est arrivée en tête, tandis que le procédé Selexol a été le plus efficace pour le charbon. Ces résultats montrent que lors du choix d’une technologie, il est essentiel de trouver un équilibre entre le coût d’évitement du CO2 et le niveau de maturité technologique pour une utilisation industrielle. La deuxième partie de la thèse se concentre sur les détails techniques de la production de méthanol vert à partir du CO2 capté et d’hydrogène renouvelable. À l’aide du logiciel Aspen HYSYS, cinq conceptions de captage différentes ont été testées pour déterminer laquelle fonctionnait le mieux avec un électrolyseur et un réacteur de méthanol. La configuration Rich Solvent Recycle (RSR) a été la plus performante, atteignant une efficacité exergétique globale du système de 50.7 %. L’étude a également révélé que le système fonctionne de manière optimale avec un rapport hydrogène/CO2 de 3 et à une pression de 50 bar. En combinant la sélection technologique et une analyse technique détaillée, cette recherche propose un guide clair pour construire des systèmes efficaces capables de transformer les émissions industrielles de CO2 en un carburant vert de valeur.

Date	1 août 2026
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Adrian Ilinca (Directeur(-trice))