Synthèse de documents : valorisation du dioxyde de carbone





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date de publication19.05.2017
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SYNTHÈSE DE DOCUMENTS : VALORISATION DU DIOXYDE DE CARBONE



Thèmes : AGIR, Défis du XXIème siècle : Économiser les ressources et respecter l’environnement



Type de ressources : Papier (documents)



Notions et contenus :
Apport de la chimie au respect de l’environnement

  • Valorisation du dioxyde de carbone


Créer et innover

- Culture scientifique et technique ; relation science-société



Compétences exigibles :


  • Extraire et exploiter des informations en lien avec :

▪ la chimie durable,

▪ la valorisation du dioxyde de carbone

pour comparer les avantages et les inconvénients de procédés de synthèse du point de vue de l’environnement

  • Rédiger une synthèse de documents pouvant porter sur :

▪ l’actualité scientifique et technologique

▪ des métiers ou des formations scientifiques et techniques ;

▪ les interactions entre la science et la société
Compétences transversales :

  • Rechercher, extraire et organiser l’information utile

  • Mobiliser ses connaissances (intérêt des catalyseurs, …)

  • Raisonner, argumenter

  • Communiquer : Rédiger une synthèse de documents

  • Développer l’esprit critique





Nature de l’activité : Activité à faire à la maison



Résumé :
Cet exercice de synthèse de documents a pour objectifs d’extraire et d’analyser des informations sur la valorisation du CO2, plus précisément de comparer les avantages et les inconvénients des procédés de synthèse (valorisation du CO2 par transformation chimique). Le travail consiste à réaliser une synthèse de documents, extraits d’un rapport de l’ADEME. Les documents sont nombreux, mais un des objectifs est de mobiliser les capacités de synthèse de l’élève.



Mots clefs : dioxyde de carbone, CO2, valorisation, stockage, synthèse



Académie où a été produite la ressource : http://www.pedagogie.ac-nantes.fr




FICHE ÉLÈVE - EXERCICE D’ANALYSE ET DE SYNTHÈSE DE DOCUMENTS

VALORISATION DU DIOXYDE DE CARBONE


L’ADEME EN BREF
L’Agence de l’Environnement et de la Maîtrise de l’Énergie (ADEME) participe à la mise en œuvre des politiques publiques dans les domaines de l’environnement, de l’énergie et du développement durable. Afin de leur permettre de progresser dans leur démarche environnementale, l’agence met à disposition des entreprises, des collectivités locales, des pouvoirs publics et du grand public, ses capacités d’expertise et de conseil. Elle aide en outre au financement de projets, de la recherche à la mise en œuvre et ce, dans les domaines suivants : la gestion des déchets, la préservation des sols, l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables, la qualité de l’air et la lutte contre le bruit. L’ADEME est un établissement public sous la tutelle du ministère de l’écologie, du développement durable et de l’énergie et du ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche. www.ademe.fr

DOCUMENTS extraits du rapport « PANORAMA DES VOIES DE VALORISATION DU CO2 » commandé par l’ADEME à la société ALCIMED

http://www2.ademe.fr/servlet/getDoc?cid=96&m=3&id=72052&p1=30&ref=12441

Document 1 : Des solutions pour limiter les émissions anthropiques de CO2
Les émissions de CO2 dans l’atmosphère sont à la fois d’origine naturelle et anthropique (issues des activités humaines). Naturellement, le CO2 est au cœur du cycle du carbone, qui échange en continu les éléments carbone entre les compartiments de l’eau, de l’air et du sol. Les activités humaines ont émis tant de CO2 que ce cycle n’est plus capable de fonctionner de manière équilibrée.

Ces émissions de CO2 sont soit diffuses (nombreuses sources peu concentrées), soit concentrées. Ces dernières, provenant principalement du secteur industriel et de la production d’énergie, pourraient être exploitables en tant que matières premières lorsque les systèmes de captage de CO2 seront opérationnels.
À l’heure actuelle, le principal levier pour réduire les émissions de CO2 consiste à agir en amont en augmentant l’efficacité énergétique des procédés ou en substituant les combustibles par des combustibles moins carbonés.

Le deuxième levier consiste à agir en aval en captant le CO2 des fumées de combustion puis en le stockant de manière pérenne. On estime qu’à l’horizon 2030, il serait possible de stocker 4 GT de CO2 par an dans le monde (sur les 30 GT émis), ce qui représente 13% de ces émissions. […]

Le troisième levier consiste à capter le CO2 et à le réutiliser, avec ou sans transformation. Cette réutilisation du CO2, qui s’apparente à du recyclage du carbone, est considérée comme une valorisation quand elle crée de la valeur ajoutée.



L’enjeu principal de la réduction des émissions de CO2 par valorisation consiste donc à trouver de nouvelles applications du CO2 et d’aller bien au-delà des 153 MT de CO2 valorisées aujourd’hui ; en particulier à trouver des technologies de rupture qui permettent d’ouvrir des applications à grande échelle, tout en s’assurant de leur impact positif sur l’environnement.
L’utilisation du CO2 comme matière première n’est pas une idée nouvelle et de nombreux travaux de recherche datant des années 80 tentent d’aboutir à des voies de synthèse innovantes. L’augmentation du prix du baril de pétrole ces dernières années, et à plus long terme la diminution de la disponibilité des ressources fossiles, ont permis un regain d’intérêt pour ces travaux.

Document 2 : Présentation des voies de valorisation du CO2
Le CO2 peut être utilisé de plusieurs manières :

  • Sans transformation, le CO2 est utilisé pour ses propriétés physiques, comme solvant ou comme réfrigérant par exemple.

  • Par réaction chimique avec un autre composant fortement réactif, le CO2 peut mener à la synthèse d’un produit chimique de base ou d’un produit à valeur énergétique.

  • Par l’intermédiaire de la photosynthèse au sein d’organismes biologiques, tels que les algues, le CO2 peut être utilisé pour synthétiser des produits d’intérêt (glucides, lipides et composés cellulosiques).


La figure 1 représente les 12 voies de valorisation considérées dans l’étude

Figure 1 : Segmentation des voies de valorisation du CO2

Note : La Récupération Assistée des Hydrocarbures (RAH) est à la fois une voie de stockage et de valorisation. La RAH consiste à injecter du CO2 dans les gisements d’hydrocarbures pour améliorer leur extraction. En phase d’exploitation, une partie du CO2 est stockée dans l’espace libéré par l’hydrocarbure (stockage) et une partie ressort avec l’hydrocarbure avant d’être séparée et réinjectée dans le système (valorisation).


Document 3 : Présentation des différentes voies de synthèses chimiques (valorisation par transformation chimique)
Les tableaux ci-dessous regroupent le principe général de fonctionnement, les utilisations et les critères* d’évaluation des principales voies avec transformation chimique du CO2.
*Les critères pris en compte sont les suivants :

  • Potentiel d’émergence industrielle : Ce critère indique la durée à priori nécessaire pour mettre en service une première installation industrielle.

  • Perspectives économiques : Ce critère représente le niveau de preuve actuelle qu’une voie puisse atteindre une rentabilité économique. Il reflète également le niveau de difficulté anticipé pour lever les verrous économiques s’ils existent.

  • Consommation d’énergie externe : Ce critère évalue si la consommation énergétique externe est un verrou économique clé (poids de la consommation énergétique dans la structure de coût du produit). Cette consommation prend en compte les besoins énergétiques liés à la fabrication des réactifs (en particulier la production d’hydrogène ou le broyage des minéraux), et les besoins énergétiques liés aux procédés.

  • Volume potentiel de CO2 valorisable : Ce critère représente la quantité de CO2 maximale que la voie pourrait potentiellement valoriser à terme (à partir de 2050 au niveau international) par an en dehors de toute autre considération. En effet, l’évaluation de ce critère est réalisée dans l’hypothèse où les conditions technologiques, économiques et réglementaires sont favorables au déploiement industriel de la voie (ce qui ne sera pas forcément le cas). Par ailleurs, les émissions de CO2 rejetées pendant le procédé ou pendant l’utilisation du produit ne sont pas prises en compte.

  • Durée de séquestration du CO2 : Ce critère représente la durée relative pendant laquelle la molécule de CO2 est séquestrée (pas seulement stockée type CSC) avant d’être réémise dans l’atmosphère.

  • Autres impacts environnementaux : Ce critère représente l’utilisation (ou génération) de produits dits « toxiques » et de ressources naturelles rares.

Ce critère est divisé en trois sous-critères :

A : Utilisation de solvants et/ou génération de produits toxiques

B : Utilisation de catalyseurs métalliques

C : Utilisation d’une ressource naturelle rare.
Une note a été attribuée à chaque critère. De manière générale, plus la note est élevée (notes de 1 à 4), plus la voie présente un potentiel intéressant.


Voie chimique

Critères

Notes

Commentaires


Synthèse organique
Depuis les années 90, de nombreuses routes alternatives au pétrole ont été envisagées pour la synthèse de combustibles et de produits chimiques organiques, comme des polymères. L’utilisation du CO2 comme matière première est l’une de ces voies.

La conversion du CO2 en composés chimiques organiques met en jeu des réactions fortement endothermiques et qui nécessitent donc l’intervention de molécules hautement réactives ou de catalyseurs.

Une grande variété de composés de la chimie de base ou de la chimie fine peut ainsi être produite : urée, acide salicylique, polycarbonates, …

Potentiel d’émergence

4

Déjà industrialisé

Perspectives économiques

3

Des bilans économiques ont déjà été réalisés sur une ou plusieurs unités pilotes et les installations sont rentables ou proches de la rentabilité.

Consommation énergétique externe

2

La consommation énergétique externe est un verrou important, mais jugé possible à lever.

Pour la synthèse de polycarbonates, l’énergie est apportée par l’intervention d’une molécule fortement réactive (époxyde ou oxyde d’éthylène) et d’un catalyseur. La consommation énergétique des autres synthèses est principalement liée aux conditions opératoires de pression et de température.

Volume potentiel de CO2 valorisable

3

Plusieurs centaines de millions de tonnes par an

Durée de séquestration

3

Le CO2 est piégé provisoirement dans des produits chimiques à valeur non énergétique.

Il est admis que le CO2 stocké dans des produits chimiques a une durée de séquestration plus longue que dans les produits à valeur énergétique.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

3

Une inquiétude a été identifiée sur A + B (solvants + catalyseurs métalliques).

La performance des synthèses organiques repose sur la performance des catalyseurs et des solvants employés. Néanmoins, les nouveaux produits synthétisés permettent aussi de remplacer des solvants toxiques (comme le phosgène) et les catalyseurs obtenus à partir de métaux non nobles sont privilégiés (zinc, cobalt, plomb).


Hydrogénation du CO2
L’hydrogénation du CO2 (réaction avec le dihydrogène) peut se faire en une étape (ce qui conduit directement aux alcools et hydrocarbures) ou en 2 étapes (Conversion de CO2 en CO, puis ajout de dihydrogène, pour former du syngaz, mélange de CO et H2, qui est converti en hydrocarbures ou en méthanol).


Potentiel d’émergence

3

Moins de 5 ans

Perspectives économiques

3

Des bilans économiques ont déjà été réalisés sur une ou plusieurs unités pilotes (production de méthanol, de méthane ou de carburants de synthèse à partir de syngaz) et les installations sont rentables ou proches de la rentabilité.

Consommation énergétique externe

2

La consommation énergétique externe est un verrou important, mais jugé possible à lever.

Elle est citée comme un inconvénient par les acteurs interrogés. Elle vient principalement de la production d’hydrogène.

Volume potentiel de CO2 valorisable

4

Quelques milliards de tonnes par an

L’hydrogénation du CO2 a pour objectif d’aboutir à la production de produits à valeur énergétique.

Durée de séquestration

2

Le CO2 est ré-émis lors de la combustion des produits (ex : carburants) ou est recyclé

Le temps de séquestration du CO2 est court puisque les produits sont destinés à être brûlés pour produire de l’énergie.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

3

Une inquiétude a été identifiée sur B (catalyseurs métalliques).

Les catalyseurs sont principalement à base de nickel, zinc et cuivre.


Reformage du méthane
Le reformage du méthane permet d’obtenir du syngaz (mélange CO et H2) principalement utilisé soit pour synthétiser du méthanol, soit des hydrocarbures.

La voie la plus classique de reformage est le vaporeformage qui consiste à faire réagir le méthane avec de la vapeur d’eau. Une alternative consiste à faire réagir le méthane avec du CO2.

Potentiel d’émergence

2

5-10 ans

Aucun projet pilote de reformage n’a été identifié. Les efforts à fournir concernent principalement la découverte d’un catalyseur stable et fonctionnant à des températures de réaction les plus basses possibles.

Perspectives économiques

Non noté

Aucun bilan économique n’a été réalisé ou identifié.

Consommation énergétique externe

1

La consommation énergétique externe est un verrou important, et il est jugé difficile à lever.

La forte consommation énergétique du reformage sec est le verrou principal de la voie. La réaction du méthane avec du CO2 est 20% plus endothermique que la réaction du méthane avec de l’eau. Pour surmonter cette barrière énergétique, les industriels associent le reformage du méthane avec la combustion d’autres produits. Cependant, la nécessité de monter en température impose une consommation d’énergie externe difficile à améliorer.

Volume potentiel de CO2 valorisable

4

Quelques milliards de tonnes par an

Le reformage sec (CO2 + CH4) a pour objectif d’aboutir à la production de produits à valeur énergétique.

Durée de séquestration

2

Le CO2 est ré-émis lors de la combustion des produits (ex : carburants) ou est recyclé

Le temps de séquestration du CO2 est court puisque les produits sont destinés à être brûlés pour produire de l’énergie.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

3

Une inquiétude a été identifiée sur A (solvants), B (catalyseurs métalliques) ou C (ressources naturelles rares).

Cette voie utilise des catalyseurs métalliques. Les catalyseurs les plus étudiés sont à base de nickel, de cérium et de zirconium.


Électrolyse
La réduction électrochimique du CO2 consiste à faire réagir le CO2 avec plusieurs électrons et protons pour produire des hydrocarbures de synthèse et des composés oxygénés.

L’eau et le CO2 peuvent être co-electrolysés à haute température pour produire du syngaz, qui aboutit, par réaction catalytique, à des hydrocarbures ou des alcools. Ce système utilise à la fois de l’énergie électrique et de la chaleur pour casser la molécule de CO2.

De nombreuses équipes de recherche ont aussi travaillé sur l’électroréduction du CO2 en phase liquide ou gazeuse, à température ambiante.

Potentiel d’émergence

1

Plus de 10 ans

L’électrolyse du CO2 à haute température semble plus avancée car des premiers pilotes pourraient voir le jour d’ici deux-trois ans.

Perspectives économiques

Non noté

Aucun bilan économique n’a été réalisé ou identifié.

Consommation énergétique externe

2

La réduction de la consommation énergétique est un verrou économique important mais il est jugé possible à lever.

La consommation d’électricité et de chaleur est un des inconvénients de la technologie. Par ailleurs ; le développement de cette technologie ne fait sens que si l’électricité (voire la chaleur) est produite de manière décarbonée (énergies renouvelables ou nucléaire).

Volume potentiel de CO2 valorisable

4

Quelques milliards de tonnes par an

L’électrolyse du CO2 a pour objectif d’aboutir à la production de produits à valeur énergétique.

Durée de séquestration

2

Le CO2 est ré-émis lors de la combustion des produits (ex : carburants) ou est recyclé

Le temps de séquestration du CO2 est court puisque les produits sont destinés à être brûlés pour produire de l’énergie.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

2

Une inquiétude a été identifiée pour A+B (solvants + catalyseurs métalliques).

L’électrolyse du CO2 met en jeu des catalyseurs métalliques (à base de cuivre et de titane notamment), ainsi que des solvants organiques.


Photoélectrocatalyse
Le principe de la photoélectrocatalyse consiste à faire réagir le CO2 avec des protons et des électrons qui sont produits par la dissociation de l’eau. Cette technique est réalisable grâce à l’intervention d’un photocatalyseur. Les réactions permettent la synthèse d’hydrocarbures de synthèse ou de composés oxygénés.

Deux techniques sont développées :

- soit les photocatalyseurs agissent directement sur le CO2 et la vapeur d’eau. La dissociation de l’eau et la réduction du CO2 est réalisée de manière concomitante

- soit les photocatalyseurs sont intégrés dans un réacteur PhotoElectroChimique (PEC), inspiré des piles à combustible. Ce système permet la séparation physique de la dissociation de l’eau et de la réduction du CO2.

Potentiel d’émergence

1

Plus de 10 ans

Perspectives économiques


Non noté

Aucun bilan économique n’a été réalisé ou identifié.

Les recherches sont trop peu avancées pour pouvoir réaliser un bilan économique.

Consommation énergétique externe


4

La consommation énergétique externe n’est pas un verrou car l’énergie consommée provient directement des photons du soleil.

L’utilisation de la chaleur solaire permet un apport en énergie externe minime. La consommation énergétique est essentiellement due à la récupération des produits et à un éventuel apport externe d’électricité. L’utilisation de photoélectrocatalyse en phase gazeuse permet de diminuer ces consommations d’énergie.

Volume potentiel de CO2 valorisable



4

Quelques milliards de tonnes par an

La photoélectrocatalyse du CO2 a pour objectif d’aboutir à la production de produits à valeur énergétique.

Durée de séquestration



2

Le CO2 est ré-émis lors de la combustion des produits (ex : carburants) ou est recyclé

Le temps de séquestration du CO2 est court puisque les produits sont destinés à être brûlés pour produire de l’énergie.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

2

Une inquiétude a été identifiée pour A+B (solvants + catalyseurs métalliques).

La performance de la photocatalyse repose sur la performance des catalyseurs ainsi que des solvants employés.

Les photocatalyseurs principalement étudiés sont à base de titane et les nouvelles pistes de recherche se tournent vers des catalyseurs moins coûteux à base de zinc ou de plomb. En ce qui concerne les solvants, il est possible de réaliser la photoélectrocatalyse du CO2 dans un solvant aqueux ou en phase gazeuse.


Thermochimie
La thermochimie utilise l’énergie sous forme de chaleur pour casser la molécule de CO2, selon la réaction suivante : CO2  CO + 1/2 O2.

Le principe utilisé par la thermochimie solaire est celui de la concentration du rayonnement solaire direct par des miroirs réfléchissants.

La thermolyse du CO2, couplée à celle de l’eau ou du méthane aboutit à la production de syngaz, qui permet ensuite d’aboutir à plusieurs produits à valeur énergétique (composés oxygénés, tels que le méthanol ; ou encore des hydrocarbures).


Potentiel d’émergence

1

Plus de 10 ans

Plus la taille des installations augmente, plus il est difficile d’atteindre de hautes températures.

Perspectives économiques


2

Des premiers bilans économiques théoriques ou basés sur la même technologie mais utilisée pour une autre application existent. Les verrous économiques sont jugés possibles à lever.

Consommation énergétique externe


4

La consommation énergétique externe n’est pas un verrou car l’énergie consommée provient directement des photons du soleil. L’utilisation de la chaleur solaire permet de couvrir l’essentiel des besoins en énergie externe.

Volume potentiel de CO2 valorisable



4

Quelques milliards de tonnes par an

La thermolyse du CO2 a pour objectif d’aboutir à la production de produits à valeur énergétique.

Durée de séquestration



2

Le CO2 est ré-émis lors de la combustion des produits (ex : carburants) ou est recyclé

Le temps de séquestration du CO2 est court puisque les produits sont destinés à être brûlés pour produire de l’énergie.

Autres impacts environnementaux :

Utilisation (ou génération) de produits toxiques et de ressources naturelles rares

3

Une inquiétude a été identifiée pour A (solvants), B (catalyseurs métalliques) ou C (ressources naturelles rares).

La thermolyse du CO2 utilise des cycles thermochimiques, utilisant des catalyseurs à base de fer ou de zinc. Certains cycles étudiés utilisent des oxydes de cérium avec du samarium.

Travail à réaliser : rédaction d’une synthèse de documents
Vous êtes employé à l’ADEME. Vous devez répondre à un courrier envoyé par le directeur d’une entreprise de l’industrie chimique générant des émissions de CO2. Cette entreprise se pose des questions sur les problèmes environnementaux liés au dioxyde de carbone et interroge l’ADEME sur les solutions permettant de valoriser le CO2 par transformation chimique.
Votre responsable vous soumet une étude réalisée pour le compte de l’ADEME intitulée « Panorama des voies de valorisation du CO2 » dont sont extraits les documents ci-dessus.

Vous devez répondre aux questions de l’entreprise par une lettre de 25 à 30 lignes synthétisant les documents. Vous dégagerez les atouts de la valorisation du CO2 par transformation chimique ; vous comparerez les avantages et inconvénients de procédés de synthèse utilisant les voies chimiques de valorisation du CO2, du point de vue du respect de l’environnement ; et vous évoquerez les problèmes à résoudre pour valoriser le CO2 par transformation chimique.

Vous développerez votre argumentation en vous appuyant essentiellement sur les documents, et compléterez par des éléments de votre culture.

FICHE PROFESSEUR :

COMPÉTENCES TRAVAILLÉES



Compétences

Capacités




S’APPROPRIER

Mobiliser ses connaissances

- Extraire l’information de ce qu’est l'ADEME et ses missions (Il s’agit de réaliser une synthèse en tant qu’employé de l’ADEME)

- Extraire les informations sur les différentes voies de valorisation du CO2.

Repérer les voies de valorisation par transformation chimique


Rechercher et extraire l’information utile

ANALYSER

Exploiter l’information

Faire preuve d’esprit critique



Exploiter les informations sur les atouts de la valorisation du CO2 par transformation chimique

Et sur les problèmes à résoudre
Comparer les avantages et inconvénients de procédés de synthèse utilisant les voies chimiques de valorisation du CO2, du point de vue du respect de l’environnement.


COMMUNIQUER

Rédiger une synthèse



Rédiger la lettre, en présentant une argumentation cohérente et en utilisant les notions et le vocabulaire adapté.

Présenter une argumentation cohérente, complète, répondant à l’objectif et adaptée au public

Utiliser les notions et le vocabulaire scientifique adaptés

ÉLÉMENTS DE CORRECTION :

Idées à prendre en compte :
Idée générale à prendre en compte :

  • La valorisation ne pourra traiter qu'une fraction des émissions et que son développement s'inscrit donc en complément de celui du stockage du CO2


Atouts de la valorisation par transformation chimique :

  • Les voies de valorisation par transformation chimique permettent la synthèse de produits chimiques de base ou de produits à valeur énergétique.

  • Remplacement des produits issus de la pétrochimie (synthèse de polycarbonates et du méthanol à partir de CO2)  réduction de la dépendance énergétique


Comparaison produits chimiques de la synthèse organique / produits à valeur énergétique :

  • On remarque que la production de produits à valeur énergétique est plus intéressante en termes de volumes, que celle de produits chimiques pour réduire les émissions de CO2 (volume potentiel de CO2 valorisable) : idée secondaire

  • Il est admis que le CO2 stocké dans des produits chimiques a une durée de séquestration plus longue que dans les produits à valeur énergétique.


Comparaison des techniques d’obtention de produits à valeur énergétique entre elles (avantages et inconvénients  problèmes à résoudre) :


  • Apport en énergie notamment pour casser la molécule CO2: l’énergie apportée doit être décarbonéeavantages de la photocatalyse ou de la thermochimie (contrairement au reformage)

  • Utilisation de catalyseurs métalliques et de solvants organiques problématiques pour l’environnement, ainsi que de ressources naturelles rares


Autres problèmes à résoudre (non évoqués dans les documents) :

  • Réduire les coûts de captage du CO2

  • Pureté du CO2 requise pour la synthèse organique

Proposition de synthèse des documents 

Monsieur le Directeur,

Le dioxyde de carbone étant un gaz à effet de serre et contribuant donc au réchauffement climatique, la diminution des émissions anthropiques de CO2 est effectivement une priorité environnementale.
Parmi les différentes voies de valorisation du CO2, celles utilisant la transformation chimique permettent la synthèse de produits chimiques de base ou de produits à valeur énergétique. Nous pouvons dire que la production de produits à valeur énergétique est plus intéressante en termes de volumes, que celle de produits chimiques pour réduire les émissions de CO2. En revanche, Il est admis que le CO2 stocké dans des produits chimiques a une durée de séquestration plus longue que dans les produits à valeur énergétique. Toutes ces techniques ont par ailleurs l’avantage de remplacer les produits issus de la pétrochimie et ainsi de réduire la dépendance énergétique.

La synthèse organique permet par exemple d'obtenir des polycarbonates à partir de CO2 et d'époxyde. Ces synthèses présentent l’inconvénient d’utiliser des catalyseurs métalliques et des solvants organiques, mais elles présentent aussi l’avantage de remplacer des solvants toxiques (comme le phosgène).

Plusieurs techniques permettent la transformation en produits énergétiques : l'hydrogénation, le reformage sec, l'électrolyse, la photoélectrocatalyse et la thermochimie.

Il faudra veiller néanmoins à ce que l’énergie apportée, notamment pour casser la molécule CO2 soit décarbonée (énergies renouvelables ou énergie nucléaire). C’est le cas de la photoélectrocatalyse et de la thermochimie. En revanche, le reformage présente une forte consommation énergétique.

Si nous comparons les autres impacts environnementaux, ces techniques utilisent toutes un catalyseur métallique et des solvants organiques, à l’exception de l’hydrogénation du CO2, qui elle n’utilise pas de solvant. De plus, le reformage du méthane et l’électrolyse utilisent des ressources naturelles rares.
En conclusion, la valorisation du CO2 présente des perspectives intéressantes, à conditions de résoudre les problèmes liés aux catalyseurs, de développer les énergies renouvelables, et de réduire les coûts liés aux différentes technologies et à la captation du CO2. De plus, elle ne pourra traiter qu'une fraction des émissions de CO2 et son développement s'inscrit donc en complément de celui du stockage du CO2.
En espérant avoir répondu à vos interrogations, veuillez agréer Monsieur le Directeur, mes sincères salutations.

CRITÈRES ET INDICATEURS D’ÉVALUATION


Critères d’évaluation

Indicateurs d’évaluation


Pertinence de la production (adéquation à la consigne)



- Présence d’un argumentaire

- Interprétation correcte de la situation (problématique respectée) : problèmes environnementaux liés au dioxyde de carbone.

- Respect de la forme du message (lettre d’un employé de l’ADEME à un directeur d’une entreprise de l’industrie chimique)

- Respect du nombre de lignes demandé (une trentaine)



Exactitude (utilisation correcte des outils de la discipline)



- Comparaison correcte des avantages et inconvénients de procédés de synthèse utilisant les voies chimiques de valorisation du CO2, du point de vue du respect de l’environnement.
- Prise en compte des connaissances scientifiques acquises : intérêt des catalyseurs, …



Cohérence




- Organisation de la lettre divisée en paragraphes 
- Lien logique entre les parties

- Absence de contradiction


Complétude



- Prise en compte des différents éléments de comparaison : volume potentiel de CO2 valorisable, durée de séquestration, consommation énergétique externe, autres impacts environnementaux (utilisation ou génération de produits toxiques et de ressources naturelles rares)

Comparer d’une part la valorisation par transformation chimique conduisant à des produits chimiques de la synthèse organique / aux produits à valeur énergétique ; et d’autre part

comparer les procédés conduisant aux produits à valeur énergétique entre eux
- Prise en compte des différents problèmes à résoudre : problèmes liés aux catalyseurs métalliques, à l’énergie nécessaire (développer les énergies renouvelables)
- Présence d’éléments culturels issus d’autres champs : CO2, gaz à effet de serre, contribuant au réchauffement climatique ; réduction de la dépendance énergétique en remplaçant les produits de la pétrochimie ; ou encore coût de captation de CO2



Qualité de la rédaction et de l’expression écrite


- Rédaction correcte : emploi de phrases simples, mais complètes (syntaxe correcte)
- Mots correctement orthographiés




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