Protéger contre la corrosion pour augmenter le rendement de la combustion

La réduction de la dépendance envers les combustibles fossiles ainsi que des rejets sont des aspects importants de la recherche sur l'énergie. Ce dernier aspect est plus facile à gérer à court terme, en attendant que la transition vers des énergies renouvelables soit plus économique. Des scientifiques ont lancé le projet POEMA («Production of coatings for new efficient and clean coal power plant materials»), financé par l'UE, pour protéger les matériaux de la corrosion qui pose problème dans un contexte de rendement élevé.

La plage des températures visée s'étend de 700 à 750 degrés Celsius. Ces températures plus élevées facilitent l'oxydation par la vapeur et la formation d'écailles d'oxydes dans les conduits de vapeur. La corrosion côté combustion résulte d'interactions entre les alliages de métaux, le gaz de combustion et les dépôts. C'est la principale cause de défaillances des chaudières à charbon.

Un nouveau processus de combustion du charbon, qui fait l'objet de recherches au niveau mondial, pourrait augmenter le risque de corrosion. L'oxy-combustion du charbon, qui consiste à le faire brûler dans un flux d'oxygène quasiment pur, est plus efficace et utilise moins de combustible. En outre, elle produit principalement de l'eau et du gaz carbonique (CO2). Ce flux de CO2 concentré est plus facile à gérer par les systèmes de capture et de stockage, conçus pour réduire les rejets de CO2 dans l'atmosphère.

Des scientifiques ont évalué des revêtements nanostructurés et microstructurés pour la combustion du charbon dans l'air et dans l'oxygène. Durant ses 18 premiers mois, le projet a commencé par la sélection des substrats et des revêtements en vue des tests, puis a continué par l'application et la caractérisation des revêtements, et commencé ensuite à évaluer le cycle de vie.

Les scientifiques ont utilisé plusieurs alliages: un acier ferritique (P92), un acier austénitique (HR3C) et deux alliages à base de nickel. Parmi les 31 revêtements initialement choisis, ils en ont sélectionné 6 en vue de les optimiser pour l'oxydation par la vapeur, et 5 pour la protection contre l'oxydation côté combustion. À ce jour, les chercheurs ont appliqué tous les revêtements à l'acier ferritique, et caractérisé des échantillons revêtus ou non. Ils travaillent à des modèles de la durée de vie de certains des systèmes revêtus.

Le fait d'améliorer le rendement des centrales électriques au charbon réduira notablement les rejets de CO2. Les revêtements anti-corrosion mis au point par les scientifiques de POEMA promettent un fonctionnement à long terme dans les conditions requises pour apporter d'importants avantages à l'environnement.