Pourquoi les oxydes de soufre sont mauvais et comment fonctionne la technologie de désulfuration des gaz de combustion

Feb 08, 2024

Les oxydes de soufre (SOx) ont plusieurs effets nocifs tant sur l'environnement que sur la santé humaine et animale. Une grande partie des SOx présents dans l’atmosphère proviennent de la combustion de combustibles fossiles par les centrales électriques et autres installations industrielles. Cependant, l’utilisation de la technologie de désulfuration des gaz de combustion réduit considérablement les émissions de SOx et de particules.

Les oxydes de soufre (SOx) sont un groupe de molécules constituées d'atomes de soufre et d'oxygène, comme le dioxyde de soufre (SO2) et le trioxyde de soufre (SO3). Les SOx sont des polluants qui contribuent à la formation de pluies acides, ainsi qu'à la pollution particulaire.

Certains SOx sont des gaz, d’autres des liquides ou des particules solides. Le SO2 est la plus dangereuse des molécules SOx. C'est un gaz incolore qui sent les allumettes brûlées. Le SO3, en revanche, est souvent un solide incolore ou blanc qui crée des fumées blanches dans l’air et réagit fortement avec l’eau. Le SO2 et le SO3 réagissent pour former de l’acide sulfurique, qui est toxique pour les tissus vivants et constitue le principal composant des pluies acides.

Même si certaines sources naturelles, comme les volcans, contribuent aux SOx présents dans l’atmosphère, la grande majorité du SO2 rejeté provient de la combustion de combustibles fossiles pour produire de l’électricité et de la chaleur. Lorsque le charbon et le pétrole brûlent, le soufre qu’ils contiennent se combine à l’oxygène de l’air pour produire du SOx. Les unités alimentées au gaz naturel produisent également du SO2, mais beaucoup moins. Le Government Accountability Office des États-Unis a constaté que les unités alimentées au charbon produisaient plus de 90 fois plus de SO2 par MWh produit que les unités alimentées au gaz naturel, en raison principalement de la teneur plus élevée en soufre du charbon.

Le SO2 émis dans l’atmosphère peut subir des réactions chimiques pour former des composés capables de parcourir de longues distances. Ces composés chimiques se présentent sous la forme de minuscules particules solides ou de gouttelettes liquides et peuvent rester dans l'air pendant des jours, voire des années, selon l'Agence américaine de protection de l'environnement (EPA).

Cependant, à un moment donné, les polluants retournent sur terre par le biais de dépôts atmosphériques humides et secs. Lorsque cela se produit, les fines particules peuvent contribuer à des maladies respiratoires graves, telles que l’asthme et la bronchite chronique, et entraîner une mort prématurée. De plus, le SO2 acidifie les eaux de surface, réduisant la biodiversité et tuant les poissons ; endommage les forêts par des impacts directs sur les feuilles et les aiguilles, ainsi que par l'acidification du sol et l'épuisement de ses éléments nutritifs ; contribue à une visibilité réduite (brume régionale); et accélère l'altération des monuments, des bâtiments et d'autres structures en pierre et en métal.

Les particules (PM) sont le terme utilisé pour désigner un mélange de particules solides et de gouttelettes liquides présentes dans l'air. L'EPA classe les fines particules inhalables comme tout ce qui a un diamètre de 2,5 microns (millionièmes de mètre) ou moins, qu'elle appelle PM2,5. Bien que les centrales électriques soient autorisées à émettre une quantité très limitée de particules directement dans l'air, l'une de leurs principales contributions à la pollution atmosphérique par les particules provient de l'émission de SO2, qui est converti en sulfate dans l'atmosphère et peut être transporté sur des centaines de kilomètres. . L'EPA a déclaré que les effets de ce PM sur la santé peuvent inclure :

En juin 1989, le président George HW Bush a proposé des révisions radicales au Clean Air Act. S'appuyant sur les propositions du Congrès avancées dans les années 1980, Bush a proposé une législation visant à réduire trois menaces majeures pour l'environnement du pays et la santé de sa population : les pluies acides, la pollution de l'air urbain et les émissions atmosphériques toxiques. La proposition appelait également à l'établissement d'un programme national de permis pour rendre la loi plus applicable.

Par de larges votes, la Chambre des Représentants américaine (401 voix contre 21) et le Sénat américain (89 voix contre 11) ont adopté des projets de loi sur la qualité de l'air qui contenaient les principaux éléments des propositions du président. Un comité mixte de la conférence s'est réuni de juillet à octobre 1990 pour aplanir les divergences entre les projets de loi, et l'ensemble recommandé par les participants a été approuvé à une écrasante majorité par le Congrès. Le président a reçu le projet de loi le 14 novembre 1990 et l'a signé le lendemain.

Les émissions de SO2 des centrales électriques américaines ont commencé à diminuer peu après la promulgation des amendements à la Clean Air Act (CAAA) de 1990 (Figure 1). Parmi les dispositions autorisées par la CAAA figurait le Programme sur les pluies acides (ARP), qui imposait un plafond aux émissions de SO2 des centrales électriques alimentées au charbon et au mazout résiduel à partir de 1995. Le programme était principalement motivé par des préoccupations concernant les pluies acides affectant zones situées sous le vent des usines émettant des composés SOx. Étant donné que les unités alimentées au charbon représentaient une part importante des émissions de SO2, le programme leur a fourni une incitation économique à installer des systèmes de contrôle de la pollution, à brûler du charbon à faible teneur en soufre et, pour les centrales à fortes émissions, à distribuer moins d'électricité.