La combustion en boucle chimique est une technique qui utilise des oxydes métalliques au lieu de l’air dans le processus de combustion du carburant. Ces systèmes utilisent généralement un lit fluidisé pour faire circuler les oxydes métalliques dans une chambre de réaction, où ils fournissent l’oxygène nécessaire à la combustion. Les oxydes métalliques sont ensuite renvoyés dans une zone différente où plus d’oxygène peut être ajouté. Étant donné que seul de l’oxygène pur est utilisé dans le processus de combustion, aucun oxyde d’azote n’est produit. Les gaz de combustion provenant d’un processus de combustion en boucle chimique sont généralement constitués principalement de dioxyde de carbone (CO2) et de vapeur d’eau. Cette méthode peut donc être utile pour séquestrer le carbone de manière économique.
Dans un processus de combustion en boucle chimique, il existe généralement deux réacteurs différents qui sont interconnectés d’une manière ou d’une autre. L’un de ces réacteurs contient du combustible d’un certain type qui nécessite de l’oxygène pour brûler. Des oxydes métalliques sont mis en circulation, typiquement à travers un lit fluidisé, dans ce réacteur. Les oxydes métalliques sont ensuite utilisés pour oxyder le carburant. Une fois que l’oxygène est présent dans le carburant, il peut être brûlé.
Une fois que les oxydes métalliques ont été débarrassés de l’oxygène dans le premier réacteur, ils sont renvoyés dans un réacteur à air. Lorsque le métal réduit passe dans cette chambre, il est exposé à l’air, auquel cas il peut absorber plus d’atomes d’oxygène et s’oxyder à nouveau. Le processus est ensuite bouclé, car le métal nouvellement oxydé est renvoyé dans le réacteur à combustible et utilisé pour faciliter un autre cycle de combustion.
Lorsqu’un type de carburant est brûlé en présence d’air, un certain nombre de sous-produits se forment. Chacun des différents éléments présents dans l’air et le carburant peut interagir de différentes manières, créant un certain nombre de combinaisons chimiques. Le dioxyde de carbone est l’un des principaux composants de la plupart des gaz de combustion, mais en raison de la présence d’azote dans l’air, la plupart des processus de combustion entraînent également la production d’oxyde d’azote. L’oxycombustion fait référence à un processus dans lequel l’oxygène est séparé d’une manière ou d’une autre de l’air, ce qui simplifie les réactions chimiques qui se produisent lors de la combustion. La combustion en boucle chimique est un type de processus d’oxycombustion.
Le principal avantage de la combustion en boucle chimique est que le contenu des gaz de combustion peut être simplifié. Il peut être difficile et coûteux de séparer le dioxyde de carbone de l’oxyde d’azote, ou de séquestrer le carbone directement de l’air. Le processus de séparation de la vapeur d’eau du dioxyde de carbone est nettement plus facile, de sorte que les gaz de combustion créés par la combustion en boucle chimique contiennent du dioxyde de carbone qui est moins coûteux à séquestrer.