Carburant/ ITER/ Pollution
Du carburant à partir de déchets solides
Des ingénieurs russes ont élaboré une technique de transformation plasmique des déchets solides qui présente l'avantage non seulement d'éviter tout rejet nocif, mais d'obtenir les composants d'un carburant, rapporte le site nkj.ru.
La technologie, aujourd'hui largement répandue, d'incinération des déchets solides utilise les procédés de combustion du gaz naturel (ou d'autres gaz combustibles) dans des appareils à "lit fluidifié", à une température de 850°. Des températures de traitement aussi élevées conduisent à la formation de poisons très dangereux, tels les dioxines et les furanes (p-dibenzodioxines et p-dibenzofuranes). Leur teneur dans les gaz à la sortie varie dans des limites de 7.000 à 45.000 ng/m3 (nanogrammes par mètre cube), alors que les normes fixées par l'Union européenne sont de moins de 0,1 ng/m3.
Outre les dioxines et les furanes, les gaz, à la sortie, incluent d'autres substances extrêmement nocives pour la santé de l'homme : des aldéhydes, des phénols, des combinaisons volatiles de métaux, etc. Il est évidemment possible de se débarrasser de ces composés nocifs dans les usines d'incinération, mais il faut pour cela appliquer des méthodes d'épuration combinées qui sont très coûteuses.
La cendre toxique des usines d'incinération pose un problème tout aussi aigu : elle nécessite d'être enterrée à part. Ce sont tous ces éléments négatifs de cette technologie, pourtant répandue, d'incinération des déchets solides qui ont conduit l'Union européenne et les Etats-Unis à interdire la construction de nouvelles usines d'incinération polluantes, celles existantes devant être démantelées et remplacées par des usines utilisant des technologies plus progressistes et écologiquement sans danger.
Les chercheurs du bureau d'études Technologies écologiques de constructions mécaniques expérimentales ont élaboré, avec le concours du Centre scientifique russe Institut Kourtchatov, un complexe plasmique au sein duquel le traitement des déchets solides réduit de lanière drastique la formation de dioxines et de furanes - la concentration journalière moyenne de ces substances dans les rejets diffusés dans l'atmosphère n'est plus que de 0,01 ng/m3, ce qui est très nettement inférieur aux normes existantes.
Ce résultat a pu être obtenu grâce au fait que les plasmotrons utilisés permettent de créer des températures très élevées dans la zone de travail (jusqu'à 5.000°), si bien que les déchets passent d'emblée de l'état solide à l'état gazeux, avec la formation d'un gaz de synthèse - un mélange d'hydrogène et de monoxyde de carbone. Les scories de type basaltique qui se forment dans la partie inférieure de la zone de travail constituent un matériau de construction écologiquement sûr, qui peut servir à fabriquer des fibres minérales utilisées dans l'isolation thermique, des revêtements de routes, etc.
Par ailleurs, l'énorme excédent de chaleur qui se dégage au cours du processus de fonctionnement de l'installation plasmique est utilisé pour obtenir de la vapeur haute pression, qui sert à son tour à produire jusqu'à 600 kW/h d'électricité, ce qui permet de couvrir les dépenses énergétiques du fonctionnement des plasmotrons. Par conséquent, lorsqu'elle tourne à son régime de croisière, l'installation de traitement plasmique des déchets solides fonctionne en cycle fermé, avec l'énergie qu'elle produit.
Dans les plasmotrons, on peut utiliser comme fluide de travail (comme gaz formant le plasma) différents gaz : l'air, le gaz carbonique, le méthane, leurs mélanges. Le gaz carbonique qui se dégage des produits de la transformation plasmique des déchets solides peut être utilisé comme fluide de travail du plasmotron, ce qui réduit d'autant la propagation de ce gaz de serre dans l'atmosphère.
En modifiant le fluide de travail du plasmotron, on peut réguler la composition des principaux produits gazeux résultant de la transformation - le rapport entre l'hydrogène et le monoxyde de carbone -, et obtenir des composants ciblés (de l'hydrogène, par exemple). On peut également stocker ces gaz pour qu'ils puissent être transformés ultérieurement, pour obtenir par exemple des composants de carburant (processus Fischer Tropsch).
La transformation plasmique des déchets ne requiert pas qu'ils soient triés avant d'être chargés dans l'installation. On peut transformer des déchets ayant jusqu'à 45 % d'humidité, tels les déchets agricoles (fumier, enveloppe du riz, paille, tourteaux, etc.), les limons provenant des stations d'épuration des eaux usées, ou les résidus pétroliers lourds.
Une machine expérimentale exploitant cette technologie, d'une capacité de production de 3.500 t/an, est testée depuis 2006 à Haïfa (Israël).
Nouvelle contribution russe à l'ITER entérinée
De nouveaux accords portant sur la livraison d'équipements russes pour le réacteur thermonucléaire international ITER viennent d'être signés, rapporte le site cnews.ru, qui souligne l'importance de la contribution de la Russie à ce projet en équipements de haute technologie.
Les responsables de l'Institut Kourtchatov ont signé en juin au nom de la Russie, dans leur Centre de recherche, des accords portant sur la livraison d'équipements destinés au réacteur expérimental thermonucléaire international ITER. Les documents ont été paraphés par le directeur général de l'organisation ITER, Kaname Ikeda, et le président de l'Institut Kourtchatov, l'académicien Evgueni Velikhov.
Ces accords portent sur la fabrication et la livraison d'équipements technologiques exceptionnels - les tubes supérieurs (upper ports) et les systèmes d'évacuation (divertor) de l'ITER.
Les tubes supérieurs de la chambre à vide sont destinés à l'installation des instruments de diagnostic et de chauffage du plasma, au pompage à vide et à l'accès à l'intérieur de la chambre lors de l'exploitation de l'installation. Les tubes, tout comme la chambre à vide dans son ensemble, constituent la première barrière de sécurité de l'ITER et font partie des équipements destinés à fonctionner sous pression, avec des matériaux radioactifs.
Les systèmes d'évacuation seront directement au contact du plasma et protègeront les équipements de l'ITER des flux thermiques et corpusculaires. Ils seront destinés à évacuer la chaleur et les cendres d'hélium résultant de la réaction de fusion. Ces systèmes incluent notamment une structure de refroidissement par eau, réalisés dans un alliage de cuivre et d'acier, recouvert de tungstène. Les matériaux de revêtement fabriqués en Russie assureront aux constructions une résistance thermique record lors des charges thermiques extrêmes, pour le nombre de cycles prévu.
Saluant ce nouveau pas vers la construction du réacteur, Kaname Ikeda a déclaré que 20% des équipements étaient déjà commandés, pour un montant global d'un milliard d'euros. L'académicien Velikhov a assuré que les équipements fournis par la Russie correspondraient en tous points aux spécifications et aux exigences de qualité.
Comment la pollution frappe les forêts de conifères
Deux chercheurs russes se sont intéressés aux traces de pollution que l'on trouve sous les arbres - en particulier les conifères - et alentour, notamment dans les régions fortement polluées. Leurs observations, non dénuées d'intérêt, sont rapportées par le site strf.ru.
Nous sommes habitués à considérer les arbres comme des parapluies naturels. Les sapins branchus, notamment, assurent une bonne protection : ils peuvent retenir jusqu'à la moitié de l'eau qui se déverse du ciel. Mais à proximité des zones industrielles ayant une activité polluante, mieux vaut éviter de s'abriter sous eux. Les eaux de pluies qu'ils contribuent à acheminer jusqu'au sol sont particulièrement sales en bout de course. Ce phénomène a été étudié en détail par deux chercheurs l'Institut des problèmes de l'écologie industrielle du Nord dépendant du Centre scientifique de Kola de l'Académie des sciences russe.
De 1991 à 1997 ces deux scientifiques, V. Nikonov et N. Loukina, ont étudié en détail l'acidité et la composition des précipitations dans les forêts de pins et de sapins de la presqu'île de Kola, où se trouve, entre autres, le combinat de cuivre et de nickel Severonikel, qui constitue l'une des plus grosses sources de pollution industrielle aérienne de l'Europe septentrionale. Il est à l'origine de pluies acides sur une immense étendue de forêts de conifères, tandis que la poussière contenant des métaux lourds (essentiellement du cuivre et du nickel, donc) est dispersée au loin et se dépose sur la cime des arbres.
L'eau de pluie qui descend le long d'un arbre change de composition. D'ordinaire, elle absorbe au passage de la poussière, des excréments d'insectes et des produits végétaux provenant de l'arbre, ainsi que divers éléments tels que du carbone, du calcium, du manganèse. Ainsi, l'eau des précipitations qui parvient par ruissellement directement sous les conifères est plus chargée en une foule d'éléments que l'eau des précipitations que l'on trouve dans les zones situées entre les arbres. La différence de teneur de ces éléments est de l'ordre de un à dix. Dans les forêts de pins, cette loi s'observe de manière moins marquée.
Dans les forêts de la presqu'île de Kola proches des zones industrielles, il n'est pas rare que les pluies acides rongent littéralement les aiguilles des conifères, leur retirant des quantités additionnelles d'ions de calcium, de magnésium et de manganèse. L'eau de pluie qui dégouline du sommet des sapins est donc encore plus acide. Sa teneur en nickel et en cuivre augmente de l'ordre d'une cinquantaine à une centaine de fois. C'est la raison pour laquelle la végétation et la terre situées sous les arbres de ces régions - et notamment sous les sapins aux longues branches - souffrent beaucoup plus de la pollution. Et c'est pour la même raison, également, que ces arbres meurent peu à peu, les forêts devenant de plus en plus clairsemées.
Les forêts septentrionales de conifères ne connaissent pas des précipitations tout au long de l'année. Durant 100 à 200 jours par an, les arbres sont recouverts de neige. Celle-ci accumule et concentre elle aussi toutes les pollutions atmosphériques. Mais ce sont les pluies qui jouent tout de même le rôle le plus néfaste pour les forêts.
V. Nikonov et N. Loukina ont également constaté une anomalie. Lorsqu'ils étudient l'impact des précipitations atmosphériques sur les forêts nordiques, les écologistes n'évaluent généralement que les espaces "ouverts" des forêts (autrement dit, les espaces entre les arbres), et non le dessous des arbres. Les deux chercheurs de l'Institut de Kola considèrent que ces évaluations donnent des résultats inférieurs au niveau de pollution réel. Ils préconisent donc d'analyser la pollution directement sous la cime des arbres.
