BE1028610A1 - Procédé de captage simultané de l'énergie et du CO2 de l'environnement pour lutter contre le réchauffement climatique - Google Patents

Abstract

Cette invention porte sur le captage de l'énergie et du CO2 pour combattre le réchauffement climatique, en utilisant uniquement des ressources vertes. Ce captage permet de produire des matériaux stables qui possèdent une empreinte carbone nulle. Par la conversion des chlorures en hydroxydes, on emmagasine l'énergie extraite de l'environnement dans de la matière stable. Si cette énergie est laissée libre, elle réchaufferait l'environnement ; mais si on la piège dans des hydroxydes, on ralentira le réchauffement climatique. Ces hydroxydes sont aussi capables de piéger le CO2. L'énergie emmagasinée est en proportion avec l'enthalpie de réaction de la conversion des chlorures en hydroxydes, et la capacité de captage du CO2 découle d'une des propriétés chimiques propres aux hydroxydes.

Description

Procédé de captage simultané de l’énergie et du CO: de l'environnement pour lutter contre le réchauffement climatique L’invention se situe dans le domaine des procédés de captage de l’énergie et du CO, de l’environnement.

Contexte de l'invention Actuellement, le passage progressif aux énergies vertes et l’usage de plus en plus important de véhicules électriques ne permettent pas encore de réduire le réchauffement climatique.

Les calottes polaires et les glaciers continuent encore à fondre, le permafrost se dégèle et les incendies de forêts sont de plus en plus intenses.

Les efforts fournis par le Groupe Intergouvernemental d’Experts sur l’Évolution du Climat, ne visent en effet qu’à réduire les émissions du CO, (3 à 7 giga tonnes [GT] de CO, à capter par année et 15 GT vers la fin du siècle) afin de limiter le réchauffement à 1,5 °C.

Or, il se fait que les activités humaines et l’irradiation solaire transfèrent beaucoup d’énergie dans l’environnement.

Il serait donc utile de capter aussi cette énergie pour la stocker dans des matériaux stables, en vue d'aider à atteindre l’objectif fixé pour la limitation du réchauffement.

Description des figures

La Figure 1 montre le schéma du procédé de captage de l'énergie et du CO, de l’environnement.

L'énergie solaire 1 est sous- exploitée car la majeure partie de l'énergie quantique des photons 2 reçus du soleil est laissée libre et chauffe la partie de la terre éclairée.

Seule une petite partie 3 de cette énergie est actuellement convertie en énergie électrique.

Le procédé peut utiliser une quantité augmentée de cette énergie 4 pour convertir les chlorures en hydroxydes à des fins de captage d'énergie et de CO2 dans l’installation 13 où des chlorures en solution aqueuse 14 sont convertis électrolytiquement en hydroxydes insolubles et solubles 15. Les hydroxydes insolubles 16 sont ceux du Mg et du Ca, qui peuvent servir pour le stockage d'énergie de longue durée, ou comme hydroxydes sans empreinte carbone pour l’industrie chimique.

Les hydroxydes solubles 17 sont ceux du Na et du K, et peuvent servir comme pièges à CO». Enfin, on peut aussi utiliser les hydroxydes insolubles pour piéger les CO: bien que cela soit plus ardu.

Le captage du CO: par les hydroxydes donne des carbonates stables 18 qui peuvent être stockés, ou servir de carbonates sans empreinte carbone pour l’industrie chimique.

Similairement l'énergie éolienne 5 est sous-employée car la majeure partie de cette énergie 6 est laissée libre et relâche des calories dans l’environnement.

Seule une petite partie 7 de cette énergie est actuellement convertie en énergie électrique.

Le procédé peut utiliser une quantité augmentée d'énergie 8 pour convertir les chlorures en hydroxydes.

De même l’énergie hydraulique des chutes d’eau, des marées et des vagues 9 est sous-employée car sa majeure partie, surtout celle des vagues, 10 est laissée libre et relâche des calories à l’environnement.

Seule une petite partie 11 de cette énergie est actuellement convertie en énergie électrique.

Le procédé peut utiliser une quantité augmentée de cette énergie 12 pour convertir les chlorures en hydroxydes.

La Figure 2 montre un diagramme d’électrolyseur à quatre paires d’électrodes 22 ayant servi à la conversion électrolytique des chlorures en hydroxydes utilisant l'énergie solaire, afin d'emmagasiner la majeure partie de l'énergie reçue dans les hydroxydes.

Le diagramme montre quatre paires d’électrodes,

mais celane signifie pas que l’invention se résume à des équipements ayant quatre paires d’électrodes, ni à uniquement l’utilisation de l’énergie solaire. Ce nombre de paires peut être moins ou beaucoup plus grand sans que cela n’affecte la portée de ce brevet. De même, l’installation peut fonctionner avec un débit continu de solution aqueuse ou par lot discontinu sans que cela n’affecte la portée de ce brevet. Les trois vues 19, 20 et 21 de Tl’électrolyseur (utilisé dans Jl’Exemple 3) montrent l’arrangement des quatre paires d’Anodes-Cathodes. Les Anodes sont logées dans une chaussette en Téflon poreux 23, et en fonctionnement sont raccordées au + du bus de courant continu

24. Les Cathodes le sont au - du bus d’alimentation. Des relais à contacts 25, 26, 27, 28 mettent en service ou hors service individuellement chaque paire d’électrodes en fonction des variations du courant disponible. Dans l’Exemple 3 l’hydrogène et le chlore dégagés durant l’expérience ne sont pas recueillis, mais pour raison de sécurité sont purgés par un courant d'air entrant par 29 et sortant par 30, vers une hotte de ventilation. La distance entre Anodes et Cathodes 31 est réglable entre 1 mm et 200 mm. Description de l’invention Ce brevet propose un procédé de captage simultané de l’énergie et du CO: contenus dans l'environnement, partant de l’ observation faite par l’auteur de ce document lors de la résolution de problèmes rencontrés avec un de ses électrolyseurs de solutions mères contenant des sels de titane. De fait, il a été observé qu’avec une puissance alimentant l’électrolyseur maintenue constante durant son fonctionnement normal et durant les incidents (bref contact local des électrodes), la température des électrolytes changeait beaucoup. Lors des incidents, alors que la puissance d’alimentation régulée était égale à celle en fonctionnement normal, la température de la cuve était très élevée. En cas de simple conduction ohmique,

l’énergie fournie surchauffait donc l’électrolyseur.

A 1 oppos 2292170015 en cas de fonctionnement normal, cette même puissance était en grande partie transférée vers les produits d’électrolyse où elle était stockée sous forme d'énergie chimique, ce qui aidait à limiter le réchauffement de l’électrolyseur.

L’Exemple 1 ci- après illustre bien cette limitation du réchauffement grâce à la conversion de l’énergie électrique en énergie chimique.

La quantité d’énergie que la terre reçoit du soleil est énorme.

Si en plus l’homme rejette aussi des calories là où il vit, ces énergies contribueront au réchauffement global, et de façon excessive sauf si nous parvenons à piéger ces calories dans des matériaux stables.

Les arbres stockent l'énergie qu’elles reçoivent, mais pas de façon éternelle car la matière végétale se décompose ou brûle, et retourne alors cette énergie à l’environnement.

De même, les batteries de stockage d’énergie électrique ne gardent que de façon temporaire leur énergie, et au final cette dernière est aussi relâchée dans l’environnement.

Comme matériaux de stockage permanent, les hydroxydes insolubles provenant des deux chlorures alcalino-terreux de Mg et de Ca abondants sont idéaux à plusieurs titres.

Par atome Mg** et Ca** offrent la capacité de stocker deux fois plus de charges que les hydroxydes des alcalins Lit, Nat et K*. Les chlorures alcalino- terreux de Mg et de Ca se trouvent en abondance dans les océans et peuvent être extraits sans polluer leur milieu.

La réaction théorique de la conversion du chlorure de Magnésium en hydroxyde de Magnésium en milieu aqueux, par exemple, est cependant impossible sans apport d’ energie venant de l’environnement : MgCla + 2 H20 — Mg(OH)a + 2 HCl ne peut pas donner du Mg{(OH)2 de façon spontanée.

Mais si on applique une conversion électrolytique avec les sources 5, 9 ou 12 de la Figure 1, tout est différent, et cela permet de convertir les énergies primaires de l’environnement, c’est-à- dire l'énergie cinétique du vent, l'énergie quantique des photons solaires, et l'énergie potentielle hydraulique, en énergie chimique stockée au sein de l’hydroxyde. 5 Par exemple la conversion électrolytique d’une solution aqueuse contenant du Mg**(C1- )z (voir l’Exemple 2) donne un précipité de Mg (OH) a : À l’anode, les ions C1- donnent du Cl: qui se dégage : 2 Cl: + Cla(g) + 2 er À la cathode, l’eau est décomposée pour donner des ions OH: et de l’hydrogène H2 qui se dégage : 2 HO — Ha(g) + 2 OH: Globalement: Mg**(C1-)2 + 2 H20 — Mg(OH)a(s) + Cla(g) + H2(g) Le Chlore et 1l'Hydrogène sont ensuite recombinés en acide chlorhydrique HCl, (destiné par exemple, à l’hydrochloration du latex blanc pour donner un produit sans empreinte carbone utilisable dans la lutte contre le réchauffement climatique) : Mg**(C1-)2 + 2 H2O — Mg(OH)2(s) + 2 HCl{dans un autre milieu) (1) Les enthalpies standard de formation des produits sont les suivantes : Mg (OH)2 en phase aqueuse : -926,8 kJ/mole 2 HCL en phase aqueuse : 2 x (-167,2) kJ/mole Les enthalpies standard de formation des réactifs sont les suivantes : Mg** en phase aqueuse : -466, 85 kJ/mole 2 Cl: en phase aqueuse : 2 x (-167,2) kJ/mole 2 H20 : 2 x (-285,8) kJ/mole De la réaction (1), le calcul de l’enthalpie standard de réaction à partir des enthalpies standard de formation donne 111,6 kJ/mol

° BE2021/0015 ou 1,91 kJ d’enthalpie standard de réaction par g de Mg(OH)2 formé, et stockée dans l’hydroxyde de Magnesium, ce qui est significatif lorsque ce captage de l’énergie se fait à grande échelle, exploitant les espaces inoccupées des déserts et océans.

Aux conditions opératoires ces valeurs seront légèrement différentes, mais le résultat donne l’ordre de grandeur de la capacité de stockage d'énergie chimique par gramme de Mg(OH)2 formé, soit environ 1,91 kJ par g de Mg(OH)2 produit avec la conversion électrolytique.

Notons que dans l’eau des océans on trouve environ 0,0528 mole de Mg** par kg de liquide.

Pour le Calcium, la conversion électrolytique donne :

Ca**(C1-)2 + 2 H20 — Ca(OH)2{(s) + Cl2(g) + Hz(g) Ca**(Cl-)z + 2 H20 — Ca(OH)2(s) + 2 HClaans un autre milieu) (2) Les enthalpies standard de formation des produits sont les suivantes : Ca{OH)2 en phase aqueuse : -1002, 82 kJ/mole 2 HCL en phase aqueuse : 2 x (-167,2) kJ/mole Les enthalpies standard de formation des réactifs sont les suivantes : Ca* en phase aqueuse : -543,0 kJ/mole 2 Cl: en phase aqueuse : 2 x (-167,2) kJ/mole 2 Hoo : 2 x (-285,8) kJ/mole De la réaction (2), le calcul de l’enthalpie standard de réaction à partir des enthalpies standard de formation donne 111,78 kJ/mol ou 1,51 kJ par g de Ca(OH)2 produit, et stockée dans l'hydroxyde de Calcium.

Notons que dans l’eau des océans on trouve environ 0,0103 mole de Ca** par kg de liquide.

La conversion électrolytique des alcalins Na+ et K+ ne donnent pas d’hydroxyde insoluble, mais est néanmoins intéressante car les hydroxydes de Sodium et de Potassium captent tres facilement le CO2 pour former des carbonates stables si ces derniers sont séchés et correctement stockés.

Pour le Sodium, la conversion électrolytique donne : Na*Cl- + H20 — NaOH + % Cla(g) + 4 H2(9) Na+C1- + H20 — NaOH + HCl dans un autre milieu) Les enthalpies standard de formation des produits sont les suivantes : NaOH en phase aqueuse : -469,15 kJ/mole HCL en phase aqueuse : -167,2 kJ/mole Les enthalpies standard de formation des réactifs sont : Na* en phase aqueuse : -240,34 kJ/mole Cl: en phase aqueuse : -167,2 kJ/mole H20 : -285,8 kJ/mole L’enthalpie standard de réaction est de 56,99 kJ/mol ou 1,42 KJ par g de NaOH produit, et stockée dans l’hydroxyde de Sodium. L’eau des océans contient environ 0,469 mole de Nat par kg de liquide. Pour le Potassium, la conversion électrolytique donne : K+C1- + H20 — KOH + % Cla(g) + 4 H2(g) K+Cl- + H20 — KOH + HCl dans un autre milieu) Les enthalpies standard de formation des produits sont les suivantes : KOH en phase aqueuse : 425,8 kJ/mole HCL en phase aqueuse : -167,2 kJ/mole Les enthalpies standard de formation des réactifs sont : K+ en phase aqueuse : -252,14 kJ/mole Cl: en phase aqueuse : -167,2 kJ/mole H20 : -285,8 kJ/mole

L’enthalpie standard de réaction est de 111,78 kJ/mol ou 2,0 KJ par g de KOH produit, et stockée dans l’hydroxyde de Potassium. L'eau des océans contient environ 0,0102 mole de K* par kg de liquide.

Compte-tenu des concentrations de chlorures dans l’eau des océans, et des enthalpies de réaction, la conversion des chlorures et hydroxydes contenus dans une tonne métrique d’eau des océans permettra de stocker les quantités d'énergie suivantes, par tonne métrique de liquide.

Environ : 7,05 x 106 J dans les hydroxydes de Mg et Ca, 27,87 x 106 J dans les hydroxydes de Na et K, soit 34,92 x 106 J dans les quatre hydroxydes de Mg, Ca, Na et K. Une station de captage d’énergie et de CO, traitant 1 tonne d’eau des océans par seconde sera capable d’une puissance de captage d'énergie d’environ 34,92 MW.

L’électricité verte obtenue de la nature comme l’électricité éolienne, l’électricité solaire, l’hydroélectricité, l’électricité marémotrice ou l’électricité fournie par les vagues est utilisée pour traiter l’eau des océans et produire des hydroxydes verts utilisés par l’industrie chimique. Les hydroxydes insolubles auront capté l’énergie de l’environnement pour la garder de façon permanente.

Les hydroxydes solubles serviront à capter le CO, ce que l’homme a toujours fait depuis longtemps lorsque la nécessité de piéger le CO2 s’est présentée. Dans le cas présent, cela permet de limiter les émissions de gaz à effet de serre, et produire des carbonates verts également utilisés par l’industrie chimique.

Aucun autre produit chimique n’est utilisé dans ce processus de production des hydroxydes pour le captage d’énergie, et dans la limitation des émissions de gaz à effet de serre par captage du CO.

Dans le cas de l’électricité solaire, des panneaux solaires économiques et disponibles en abondance rendent l'énergie solaire très compétitive.

Le courant continu fourni par les panneaux solaires est suffisant pour alimenter les électrolyseurs arrangés en parallèle. L'utilisation d’onduleurs pour convertir le courant continu en courant alternatif n’est donc pas requise pour le fonctionnement des électrolyseurs. Mais comme le courant disponible des panneaux solaire est variable, le nombre de cellules d’électrolyseurs mis en service est modulé en fonction de l’ensoleillement par l'intermédiaire de microcontrôleurs programmables afin de d’éviter de surcharger les électrolyseurs en période de fort ensoleillement, et de fournir le courant minimum nécessaire aux électrolyseurs maintenus en service en période de faible ensoleillement. L’utilisation de diodes permet d’éviter les courants inverses dans les panneaux solaires.

Durant les périodes de fort ensoleillement la production d’hydroxydes est élevée permettant constituer des réserves importantes de produits. En période d’ensoleillement faible ou nul, ces réserves permettent de maintenir la production d'hydroxydes moyenne visée pour l’installation. L'utilisation de l'énergie solaire sans batterie ni onduleur permet de limiter les déperditions énergétiques, donc des rejets thermiques dans l’environnement.

Pour moduler le nombre de cellules d’électrolyseurs mis en service en fonction de l’ensoleillement, des microcontrôleurs programmables ARDUINO UNO R3, ou autre PLC, Microcontrôleur équivalent sont utilisés.

L’ARDUINO UNO R3 est disponible chez les boutiques en ligne comme FABLAB FACTORY-www. fablabfactory.com.

Les microcontrôleurs que nous avons utilisés sont connectés à des modules de mesure de puissances INA-219 (disponible chez ADAFRUIT Industries-www.adafruit.com). D’autres modules de mesure de puissance équivalents peuvent être utilisés.

La programmation de l’ARDUINO est réalisée en langage C, avec les bibliothèques de fonctions disponibles du site d’ ADAFRUIT.

A chaque mesure de puissance 128 échantillonnages de la puissance mesurée par 1’ INA-219 sont effectués afin d'en déduire la puissance moyenne représentative du moment : void getpower() { int is int imax = 128; power mW = 0.; for (i = 0; i < imax; ++i) { power mW = power mW + ina219.getPower _mW () ; delay (20) ; } power mW = power mW/imax; Serial.print ("Power: "); Serial.print (power mW); Serial.println(" mW"); Serial.println("”); } Le courant électrique continu fourni par une unité de panneaux solaires passe en série avec le module INA-219 et alimente un bus 12 V DC alimentant les électrolyseurs, 4 dans notre cas. Ce nombre d’électrolyseurs, et la taille de ces derniers, ainsi que la tension d’alimentation et le nombre de modules de mesures de puissance peuvent être augmentés suivant la puissance solaire nominale disponible. Chaque électrolyseur est raccordé au bus d’alimentation et est enclenché ou déclenché via des relais à contacts par le microcontrôleur qui nous a servi.

Le microcontrôleur par l’intermédiaire de son module INA- 219 détecte la puissance P fournie par l'unité de panneaux solaires d’alimentation.

Un kit de deux panneaux solaires Si-Monocristallin 40 W, 12 V fabriqué par XINPUGUANG, Chine nous a servi comme source d’électricité solaire. Bien sûr toute source solaire équivalente peut être utilisée.

Un bac contenant 25 1 d’eau provenant de la Mer du Nord nous a servi d’électrolyseur. 4 paires d’Anodes-Cathodes nous ont servi d’ électrodes et sont raccordées au bus de courant continu via les relais à contacts. Les Cathodes sont en Titane 99%, et les Anodes en Titane 99% enrobé d’une couche de 8 um d’épaisseur d’oxyde mixte Ir-Ru. Chaque électrode mesure 100 mm x 100 mm et ont 1 mm d’épaisseur. En plus, chaque Anode est logée dans une chaussette en Téflon poreux fabriquée par Huahang Filter Co., Ltd. Chine. Le nombre et les dimensions des électrodes et des électrolyseurs peuvent être définis à volonté suivant la taille et la capacité désirée de Jl’installation et les moyens de fabrication des fournisseurs d’électrodes, de cuves et de chaussettes en Téflon.

Pour chaque paire d’Anode-Cathode, l’écartement entre les électrodes peut être ajusté entre 1 mm et 200 mm, suivant les risques pouvant être tolérés entre une perte ohmique élevée (cas des grands écartements) et ou raccourcissement de la durée de vie des chaussettes (cas des écartements faibles, en raison des risques d’encrassement par des précipités insolubles, car ici c’est de l’eau de la Mer du Nord brute qui est utilisée). Les chaussettes font fonction de diaphragme qui limite le retour ionique entre les électrodes, retour qui réduit le rendement de l’électrolyse.

Le microcontrôleur sert à maintenir la puissance consommée par l’électrolyse à son maximum, qui est fonction de l’intensité de l’ensoleillement.

Séquence de contrôle A intervalle régulier, typiquement de 0,5 mn à 50 mn, le microcontrôleur mesure la puissance P courante alimentant les électrodes, et met en service une paire d’électrodes qui était à l’arrêt. Si la nouvelle puissance Pl mesurée a augmenté avec Pl >= P, cette paire d’électrodes reste maintenue en service, et à Jl’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes à l’arrêt sera mise en service, et la même logique et le même cycle recommence.

Par contre si la nouvelle puissance Pl a diminué avec P1 < P, le microcontrôleur déclenche cette paire d’électrodes, et à l’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes en service sera déclenchée, et la même logique et le même cycle recommence.

Le choix des paires d’électrodes à mettre en service ou hors service est effectué de façon aléatoire afin de répartir de façon égale les durées de fonctionnement à toutes les électrodes.

Cette séquence de contrôle est utilisée dans l’Exemple 3.

Ainsi la puissance disponible des panneaux solaires est toujours exploitée à son maximum tout au long de la journée. Dans le cas de l’électricité éolienne, ou de l’électricité venant de la force de l’eau on a l’avantage de pouvoir continuer la conversion électrolytique la nuit, lorsque les calories provenant des activités humaines (Usines, centrales électrique, transports, chauffage-climatisation, …) continuent d’être relâchées à l’environnement alors que les rayons solaires sont totalement absents. Si les énergies vertes non exploitées (éolienne, solaire, et hydraulique) ne sont pas transformées en énergie chimique pour être stockées à long terme, elles contribueront au relâchement des calories dans l’environnement. Bien sûr, ce stockage ne sera plus nécessaire lorsque l'objectif de lutte contre le réchauffement climatique sera atteint, sauf si on souhaite continuer d’utiliser l’énergie fossile, nucléaire ou géothermique.

Enfin, un des soucis liés au réchauffement climatique concerne la diminution des surfaces enneigées aux pôles et en montagnes. Grâce au procédé de ce document, de grandes quantités de poudres blanches d’hydroxydes et de carbonates de Magnesium et de Calcium peuvent être facilement obtenues et servir comme pigments de peintures. Ces peintures peuvent servir à recouvrir à grande échelle les maisons en blanc, et ces pigments à fabriquer des panneaux blancs pour recouvrir les vastes étendus des déserts et océans afin de réfléchir les rayons solaires en compensation de la réduction des surfaces enneigées.

Exemple 1 Dans un bécher contenant 1200 ml d’eau on plonge une chaufferette électrique alimentée avec un courant continu de 28,4 V de tension et 0,52 A d’intensité.

Partant de 12°C de température ambiante au temps t=0 mn, la température de l’eau atteint 30° C en 187 mn.

Temps Température (mn) (°C) 0 12 13 15 32 18 60 22 93 25 187 30 Dans ce même bécher contenant 1200 ml d’eau, on plonge une paire d’électrodes en titane de dimension 100 m x 100 mm, avec un écartement ajustable de 1 mm à 50 mm entre électrodes pour fonctionner avec une alimentation en courant continu de 28,4 V mais avec une intensité de 0,56 A légèrement supérieure que celle du cas précédent.

Partant 12 °C de température ambiante au temps t=0 mn, la température de l’eau n’atteint que 26,5 °C après 199 mn d’opération.

Il n’est pas possible d'atteindre °C même après 4 hr d’électrolyse.

Temps Température 30 (mn) (°C) 0 12 19 16 62 22 92 24 199 26,5

Sans électrolyse le milieu s'échauffe donc plus vite et atteint un palier de température plus élevé.

Avec électrolyse une partie importante de l'énergie injectée est convertie en énergie chimique, rendant le réchauffement plus lent et la température finale atteinte est plus faible.

Exemple 2 Dans une cuve d’électrolyse remplie de 2000 ml d’eau de la Mer du Nord et possédant deux compartiments séparés par un diaphragme-filtre en téflon, on plonge une anode en titane recouverte d’oxyde mixte Ir-Ru dans un des compartiments rempli 1000 ml d’eau de la Mer du Nord, et une cathode en titane dans le second compartiment aussi rempli de 1000 ml d’eau de la Mer du Nord.

Un courant continu de 18,4 V est appliqué entre Anode et Cathode.

Les gaz d’électrolyse, Hz et Cl, sont évacués par ventilation à l’aide de légers courants d’air balayant la surface des électrolytes.

L’hydrogène et le chlore sont normalement recombinés pour produire de l’énergie et de l’acide chlorhydrique en fonctionnement réel.

Le courant obtenu est de 3 A.

La tension et l’intensité du courant sont élevées car on testait la tenue du diaphragme.

Un précipité blanc d’hydroxyde de magnésium Mg(OH)2 est rapidement obtenu dans le compartiment de la cathode.

L'électrolyse est arrêtée lorsque le pH du compartiment cathodique plafonne, marquant la fin de la conversion du chlorure de sodium NaCl en soude caustique NaOH.

Le Mg (OH) a est recueilli, filtré, lavé à l’eau déminéralisée, puis séché.

Environ 3 g de Mg(OH)2 sont ainsi obtenus.

Le captage du CO2 commence alors qu’une autre cuve démarre une nouvelle électrolyse de l’eau de la Mer du Nord pour capter l’énergie.

Ce captage du CO2 consiste à mettre en contact le catholyte avec un courant d’air contenant du CO2; celui-ci barbotant dans le catholyte durant le temps qu’il faut pour que son pH soit réduit à sa valeur asymptotique minimale. Après cristallisation obtenue par évaporation, du carbonate de sodium blanc est obtenu, carbonate qui a donc piégé du CO: de l’air.

Il est donc possible par conversion électrolytique des Chlorures en Hydroxydes de capter simultanément l’énergie et le CO2 de l’environnement. Exemple 3 Dans une cuve de volume utile de 25 1 contenant de l’eau ramenée de la Mer du Nord, on place 4 paires d’Anodes-Cathodes prévues pour être raccordées en parallèle à un bus alimentée par une paire de panneaux solaires 40 W, 12 V. Chaque électrode a comme dimensions 100 mm x 100 mm, et 1 mn d’épaisseur. Les Cathodes sont en Titane et les Anodes en Titane recouvert d’oxyde mixte Ir-Ru. La distance entre Anode et Cathode est de 2 cm, et chaque Anode est entourée par une chaussette en Téflon poreux servant comme diaphragme. Le raccordement de chaque paire d’Anode-Cathode au bus 12 V s’effectue par l’intermédiaire de relais à deux contacts, dont l’enclenchement et le déclenchement sont contrôlés par un microcontrôleur. Suivant l’ensoleillement le contrôle de la mise en service ou hors service de chaque paire d’électrodes s’effectue par la séquence de contrôle décrite ci-dessus.

Si on suit le fonctionnement de l’électrolyseur durant une journée complète on voit bien que les paires d’électrodes sont mises en service séquentiellement puis aussi déclenchées séquentiellement au cours des variations de l’ensoleillement, avec les quatre paires enclenchées lorsque l’ensoleillement est intense, et seulement une ou aucune paire en service lorsque l'ensoleillement est faible.

A la fin de la journée ou à la mi-journée du jour suivant une quantité appréciable de Mg(OH)2 et de Ca(OH}a blancs et insolubles est obtenue, qui est d’environ 75 g lors des journées à fort ensoleillement. La tension au bus d'alimentation de l’électrolyseur varie autour de 4-11 V et le courant moyen passant par chaque paire d’électrodes en service est d’environ 0,5-0,75 A.

Notons aussi que du point de vue lutte contre le réchauffement climatique, le rendement de l’électrolyse n’affecte pas l’efficacité de cette lutte à capacité égale de conversion de chlorures en hydroxydes. En effet les pertes énergétiques du procédé ne résultent qu’en un rejet de calories à l’environnement, c’est-à-dire exactement le même rejet dans le cas où les énergies éolienne, solaire et hydraulique ne sont pas utilisées pour capter la chaleur de l’environnement et la stocker sous forme d'énergie chimique dans les hydroxydes.

Claims (8)

Revendications

1. Procédé captant les énergies primaires que sont l’énergie cinétique du vent, l’énergie quantique des photons solaires et l’énergie potentielle de l’eau des barrages, marées et vagues afin : a. de réduire les rejets thermiques provenant de ces énergies primaires dans l’environnement, b.de convertir ces énergies primaires en énergie chimique qui sera stockée au sein des hydroxydes de Mg, Ca, Na ou K, par l'intermédiaire de l'énergie électrique utilisée dans la conversion électrolytique des Chlorures de Mg, Ca, Na ou K en phase aqueuse pour transformer ces derniers en Hydroxydes de Mg, Ca, Na ou K, c. d'arriver ainsi à emmagasiner dans ces Hydroxydes, et sous forme d'énergie chimique, les trois énergies primaires du départ.

2. Procédé suivant la revendication 1 par lequel l’hydroxyde de Magnesium et l’hydroxzyde de Calcium insolubles ayant stocké l’énergie de l’environnement sont isolés, lavés et séchés pour être utilisés comme matières premières vertes pour l’industrie, en remplacement des hydroxydes de Magnésium et de Calcium possédant une empreinte carbone élevée.

3. Procédé suivant la revendication 1 par lequel l’hydroxyde de Sodium et l’hydroxyde de Potassium solubles ayant capté l'énergie de l’environnement sont stockés dans des bassins ouverts ou des réservoirs à barbotage à des fins de captage de CO,, simultanément avec le captage de l'énergie suivant la même revendication 1.

4 Procédé suivant la revendication 3 par lequel les carbonates obtenus après captage de CO2 sont cristallisés pour être utilisés comme matières premières vertes pour l’industrie, en remplacement des carbonates possédant une empreinte carbone élevée.

5. Procédé suivant la revendication 2 par lequel l’hydroxyde de Magnesium et l’hydroxyde de Calcium ayant capté les énergies primaires de l’environnement sont utilisés pour capter le CO, et produire des carbonates verts pour l’industrie, en remplacement des carbonates possédant une empreinte carbone élevée.

6. Procédé suivant la revendication 1 par lequel lorsque l'énergie quantique des photons solaires est captée, l’énergie électrique résultante est fournie directement aux électrolyseurs sans passer par des batteries ou onduleurs, afin de réduire les rejets thermiques causés par le fonctionnement de ces accessoires.

7. Procédé suivant la revendication 6 par lequel le contrôle de l’alimentation électrique des électrolyseurs, ayant des paires d’électrodes disposées en parallèle, s’effectue suivant la séquence de contrôle suivante : à intervalle régulier, typiquement de 0,5 mn à 50 mn, un microcontrôleur mesure la puissance P courante alimentant les électrodes, et met en service une paire d’électrodes qui était à l’arrêt, si la nouvelle puissance Pl mesurée a augmenté avec Pl >= P, cette paire d’électrodes reste maintenue en service, et à l’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes à l’arrêt sera mise en service, et la même logique et le même cycle recommence,

par contre si la nouvelle puissance P1 a diminué avec Pl < P, le microcontrôleur déclenche cette paire d’électrodes, et à l’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes en service sera déclenchée, et la même logique et le même cycle recommence, le choix des paires d’électrodes à mettre en service ou hors service est effectué de façon aléatoire afin de répartir de façon égale les durées de fonctionnement à toutes les électrodes.

8. Procédé utilisant des panneaux — solaires alimentant directement des électrolyseurs sans passer par des batteries ou onduleurs, par lequel le contrôle de l’alimentation électrique des électrolyseurs, ayant des paires d’électrodes disposées en parallèle, s’effectue suivant la séquence de contrôle suivante : à intervalle régulier, typiquement de 0,5 mn à 50 mn, un microcontrôleur mesure la puissance P courante alimentant les électrodes, et met en service une paire d’électrodes qui était à l’arrêt, si la nouvelle puissance P1 mesurée a augmenté avec Pl >= P, cette paire d’électrodes reste maintenue en service, et à l’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes à l’arrêt sera mise en service, et la même logique et le même cycle recommence, par contre si la nouvelle puissance P1 a diminué avec Pl < P, le microcontrôleur déclenche cette paire d’électrodes, et à l’intervalle suivant une nouvelle paire d’électrodes en service sera déclenchée, et la même logique et le même cycle recommence,

le choix des paires d'électrodes à mettre en service ou hors service est effectué de façon aléatoire afin de répartir de façon égale les durées de fonctionnement à toutes les électrodes.