Comment le secteur de la construction peut-il contribuer à réduire les émissions de gaz à effet de serre que les plus grands scientifiques associent au réchauffement climatique ?

Dans cette recherche urgente de réponses, St Marys Cement, une entreprise de Votorantim Cimentos, participe à un projet de démonstration qui révèle comment les déchets de dioxyde de carbone peuvent alimenter la production de matières premières précieuses.

La clé de ce procédé remarquable réside dans les algues — et ce projet, qui est le premier projet pilote de démonstration de bioraffinerie d'algues au Canada, a récemment été présenté lors d'une journée portes ouvertes à la cimenterie St Marys, à St Mary's, en Ontario.

Un partenariat public-privé à la recherche de réponses

Ce projet représente une vaste collaboration entre des scientifiques spécialisés dans les technologies propres, le gouvernement canadien et des experts en développement durable de St Marys Cement.

Les technologies uniques qui sous-tendent ce projet proviennent de Pond Technologies, St Marys est une entreprise de production d'algues basée à Markham, en Ontario. Elle bénéficie d'un important soutien technique et de ressources considérables du Conseil national de recherches du Canada (CNRC) dans le cadre de son Programme de conversion du carbone par les algues. St Marys fournit l'environnement et les matières premières nécessaires pour tester et perfectionner cette technologie novatrice.

Les émissions brutes provenant directement de la cheminée du four de la cimenterie de St Marys sont acheminées vers un photobioréacteur sur mesure mis au point par l'équipe de Pond. Des algues à croissance rapide, présentes à l'intérieur du réacteur, consomment les gaz, produisant ainsi d'importantes quantités de biomasse.

“ En tant qu’espèce, nous produisons plus de dioxyde de carbone que toute autre matière organique ”, souligne-t-on. Steve Martin, “ Grâce à la technologie de conversion des algues, nous avons désormais un moyen de valoriser ce déchet pour créer de nouvelles ressources ”, a déclaré le PDG et fondateur de Pond Technologies.”

 Steve Martin, fondateur de Pond Technologies, lors de la journée portes ouvertes de St Marys Cement.

Bien que les algues issues de ce projet soient actuellement utilisées pour des études du NRC, elles pourraient un jour servir à produire des produits de valeur, allant des biocarburants et des aliments pour animaux aux amendements de sol, aux produits pharmaceutiques et aux compléments nutritionnels.

L'objectif de cette usine de 1 500 pieds carrés, d'un coût de 1 400 000 dollars, est de démontrer le potentiel global de la technologie – une étape essentielle dans le développement de solutions plus importantes.

Un examen plus approfondi de son fonctionnement

Les algues sont des consommatrices extrêmement efficaces de gaz à effet de serre, absorbant deux tonnes de CO2 pour chaque tonne de biomasse produite.

Le procédé exclusif de Pond Technologies utilise des photobioréacteurs de pointe qui créent les conditions lumineuses et riches en CO2 propices à la prolifération des algues. La lumière provient de lampes haute intensité conçues sur mesure, qui clignotent en continu.

Le clignotement trompe les algues en leur faisant croire que les jours sont très courts, ce qui déclenche une croissance rapide, explique Martin.

“ Les algues se développent comme n'importe quel autre organisme, mais à un rythme effréné – jusqu'à quatre à huit générations par jour ”, remarque-t-il. “ Notre procédé est spécialement conçu pour exploiter le potentiel de croissance des algues afin de produire de grands volumes de biomasse. ”

Encombrement réduit, puissance de production massive

Pour optimiser la croissance, le bioréacteur de Pond Technologies utilise des lampes LED au design unique qui surpassent littéralement la lumière du soleil.

“ La lumière solaire ordinaire ne pénètre le milieu algal (le mélange eau-algues) qu'à une profondeur de deux centimètres ”, explique Martin. “ En revanche, notre bioréacteur atteint une profondeur de pénétration de 30 à 40 centimètres, ce qui permet une croissance plus dense dans un encombrement minimal, supérieur à celui de tout autre bioréacteur comparable. ”

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Photobioréacteur de 25 000 litres dans le cadre du projet de conversion du carbone de St Marys Cement

Les réducteurs refroidissent et égalisent la pression des gaz non filtrés lors de leur acheminement vers le bioréacteur.

Alors que le projet actuel utilise environ 11 TP3T de tout le CO2 produit sur place, des plans pour étendre la technologie sont déjà en cours.

Prochaine étape : la construction d’une installation plus importante, à l’échelle commerciale, à la cimenterie de St Marys Bowmanville, à 45 minutes de Toronto. Ce projet permettrait de capter un pourcentage plus élevé d’émissions de carbone issues des fumées, en testant un procédé sur place de séchage et de granulation de la biomasse produite pour la fabrication d’aliments pour animaux.

Jusqu'à 401 TP3 000 milliards de dollars du développement du projet pourraient être couverts dans le cadre d'une initiative d'innovation en technologies propres de 1 TP4 074 millions de dollars parrainée par les Centres d'excellence de l'Ontario (CEO).

La voie vers la viabilité commerciale

“ L’objectif est ici de prouver la viabilité commerciale ”, explique-t-il. Martin Vroegh, “ Nous voulons identifier les types de produits qui peuvent être développés et, plus précisément, déterminer si des produits à plus forte valeur ajoutée, comme les nutraceutiques et les produits pharmaceutiques, peuvent être créés pour soutenir des produits moins rentables, mais tout aussi importants, tels que les biocarburants à faible teneur en carbone ”, a déclaré le directeur principal des technologies de réduction des gaz à effet de serre chez OCE.

Produits à base d'algues séchées 

Les algues utilisées pour fabriquer des médicaments et des compléments alimentaires peuvent valoir des milliers de dollars le kilogramme, note Vroegh — des profits qui pourraient subventionner la fabrication d'autres produits actuellement moins rentables.

“ Tout le monde cherche une solution miracle pour réduire les émissions de CO2 de l'humanité ”, explique Vroegh, “ mais en réalité, la réduction des émissions de carbone passera par un certain nombre de technologies différentes. Les solutions de traitement des gaz d'échappement, comme celle que Pond Technologies et St Marys présentent ici, ne représentent qu'une partie d'un ensemble beaucoup plus vaste. ”

Recherche mondiale de solutions

Ces innovations dans la production d'algues ont suscité un vif intérêt, propulsant Pond Technologies en demi-finale du concours $20, doté de 20 millions de dollars. Prix Carbone Parrainé par NRG, une importante société énergétique intégrée américaine, et l'Alliance canadienne pour l'innovation dans les sables bitumineux (COSIA), ce concours international est ouvert aux innovateurs travaillant sur des concepts novateurs pour lutter contre les changements climatiques grâce à des produits qui transforment les émissions de CO2 en nouvelles ressources viables. Les Centres d'excellence de l'Ontario se sont engagés à y participer. un financement supplémentaire de $800 000 pour soutenir les scientifiques de Pond dans le développement de technologies pour la prochaine phase du concours.

Cette initiative témoigne de l'urgence de trouver des solutions, une situation que les experts du climat estiment que nous ne pouvons ignorer. D'ici 2040, la demande énergétique mondiale augmentera de 37 % et, avec l'accélération du secteur de la construction, les solutions d'atténuation des émissions de carbone deviennent encore plus cruciales pour la santé de la planète.

Grâce à une approche pratique et tournée vers l'avenir projets de durabilité Dans le cadre de ce projet actuellement déployé à travers le monde, Votorantim Cimentos et ses sociétés affiliées contribuent à la recherche de solutions pour créer un héritage qui dépasse la simple pérennité des produits de l'entreprise.