DRIVER

Dans le cadre de la Transition Energétique, le CO₂ a une place centrale, non seulement de manière directe pour la réduction des émissions de gaz à effet de serre de la Belgique et la réalisation de ses objectifs en termes de lutte contre le réchauffement climatique, mais également pour son rôle, comme matière première combinée à l’hydrogène, pour le stockage d’énergie renouvelable, assurant la stabilité du réseau électrique et la sécurité d’approvisionnement énergétique. En effet, le CO₂ capturé et purifié sera utilisé comme matière première pour la production de fuel synthétique (chaîne « CCU » – Carbon Capture & Utilization), et en particulier le méthanol, le gaz naturel synthétique (SNG) ou le kérozène, et ce, en utilisant de l’hydrogène produit à partir d’énergie renouvelable pour défossiliser les combustibles. Vu sa place centrale dans une future économie circulaire, un réel marché du CO₂ s’impose dans notre pays et il sera dès lors primordial de pouvoir gérer ce marché, tant sur des aspects techniques et infrastructurels (cf. capture, purification et transport du CO₂), que sur des aspects économiques et régulatoires (cf. marché européen du CO₂ et d’échange de quotas de CO₂ ETS – Emission Trading Scheme). Le CO₂ sera l’un des éléments d’un réseau énergétique global au côté des dispositifs de stockage d’énergie renouvelable, de l’économie de l’hydrogène et de tous les éléments nécessaires pour fabriquer, à partir de ce CO₂, des e-fuels et les transporter.

Dans ce contexte, le projet DRIVER (Développement d’un modèle de maRché, Infrastructurel et régulatoire, du CO₂ comme Vecteur pour le stockage d’Energie Renouvelable) se focalise sur le développement de différents modèles d’écosystèmes : modèles de procédés intégrés, de chaînes de capture-purification-transport du CO₂, modèles économiques et de marché du CO₂ en tant que tel dans les contextes belge et européen, et modèle régulatoire du marché du CO₂ belge. La combinaison de ces modèles génèrera des données permettant le futur développement d’une plateforme digitale de gestion du CO₂ belge, et se traduira par la création d’une feuille route technologique, destinée aux autorités belges, afin de les informer sur les directions à prendre par rapport au futur développement et gestion du marché CO₂ belge et sur les interactions que celui-ci devra avoir au sein de l’écosystème énergétique belge.

Le projet DRIVER, d’un budget total de 1 121 659 € , financé par le Fonds de Transition Energétique (F.T.E.-E.T.F) du SPF Economie, comporte 3 partenaires :

• L’Université de Mons : coordinateur du projet (Prof. G. De Weireld et Dr L. Dubois), à travers l’implication des Services de Thermodynamique et de Génie des Procédés Chimiques et Biochimiques (Prof. D. Thomas) de la Faculté Polytechnique ;
• L’Université de Liège : via le Département d’électricité, électronique et informatique – Institut Montefiore de la Faculté des Sciences Appliquées (Prof. D. Ernst) ;
• L’Université Catholique de Louvain : via l’Institut de mécanique, des matériaux et du génie civil (iMMC) de l’Ecole Polytechnique de Louvain (Prof. F. Contino).

Hormis la coordination (WP0) assurée par l’UMONS, le projet comporte 5 work packages techniques :

WP1 : Analyses économico-infrastructurelles du marché du CO₂ actuel et futur.

WP2 : Modélisations infrastructurelles de chaînes complètes de capture, purification et transport du CO₂

WP3 : Modélisations mathématiques et économiques du futur marché du CO₂

WP4 : Design et régulation du futur marché du CO₂ en Belgique

WP5 : Feuille de route technologique pour le futur marché du CO₂

Le projet DRIVER a prévu de générer six livrables :

D1 : Rapport technique sur les émetteurs et utilisateurs de CO₂ belges et européens, incluant le référencement des infrastructures de capture, purification et transport de CO₂ (UMONS, 2022).

D2 : Rapport sur les modélisations de marchés CO₂ et d’autres commodités liées au secteur de l’énergie (ULiège, 2023).

D3 : Rapport présentant les modélisations séparées et intégrées de chaînes de capture, purification et transport du CO₂ (UMONS, 2024).

D4 : Rapport sur l’impact du marché CO₂ sur tout le système énergétique belge (UCLouvain, 2024)

D5 : Rapport présentant le cadre régulatoire lié au marché du CO₂, incluant la comparaison d’incitants économiques à la capture du CO₂ (ULiège, 2025).

D6 : Feuille de route pour l’Etat Fédéral présentant les mesures et investissements à prévoir en matière de gestion et régulation du marché du CO₂ belge, incluant une liste de données permettant le futur développement d’une plateforme digitale de gestion de ce marché (UCLouvain, UMONS, ULiège, 2025).

Liste des communications scientifiques réalisées dans le cadre du projet DRIVER :

2025

• Costa A., Henrotin A., Heymans N., Dubois L, Thomas D., De Weireld G., « Optimization of a hybrid CO2 capture process combining a vacuum pressure swing adsorption and a carbon purification unit », 13th Trondheim CCS Conference – TCCC13, Trondheim (Norway), Juin, 2025.
  https://hdl.handle.net/20.500.12907/53246
• Henrotin A., Costa A., Heymans N., Dubois L, Thomas D., De Weireld G., « Optimization of a hybrid CO2 capture process combining a vacuum pressure swing adsorption with MOFs and a carbon purification unit », 15th Fundamentals of Adsorption – FOA 15, Porto (Portugal), Mai, 2025.
  https://hdl.handle.net/20.500.12907/52455
• Henrotin A., Costa A., Heymans N., Dubois L, Thomas D., De Weireld G., « Optimization of a hybrid CO2 capture process combining a vacuum pressure swing adsorption with MOFs and a carbon purification unit », 8th Post-combustion Capture Conference – PCCC-8, Marseille (France), Septembre, 2025.
  https://hdl.handle.net/20.500.12907/53249
• Verdonck D., Costa A., Dubois L., De Weireld G., Thomas D., « MEA-Propanol-based demixing solvent investigation for the absorption-regeneration CO₂ capture process », 13th Trondheim CCS Conference – TCCC13, Trondheim (Norway), Juin, 2025.
  https://hdl.handle.net/20.500.12907/53259
• Verdonck D., Dubois L., De Weireld G., Thomas D., « Methodological Selection of Demixing Liquid−Liquid Solvents Used in the Absorption−Regeneration Carbon Capture Process », Industrial & Engineering Chemistry Research special issue “Festschrift Honoring Gary Rochelle and Hallvard Svendsen, 64, 9, 4709–4724, 2025.
  https://doi.org/10.1021/acs.iecr.4c04342
• Verhaeghe A., Dubois L., Bricteux L., Thomas D., De Paepe W., « Absorption-based carbon capture energy penalty reduction for low CO₂ content applications: Comparison of performance using different solvents and process configurations on micro gas turbine application », Energy 322, 135505, 2025.
  https://doi.org/10.1016/j.energy.2025.135505

2024

• Costa A., Coppitters D., Dubois L., Contino F., Thomas D., De Weireld G., « Energy, exergy, economic and environmental (4E) analysis of a cryogenic carbon purification unit with membrane for oxyfuel cement plant flue gas », Applied Energy, 357, 122431, 2024.
  https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2023.122431
• Costa A., Dubois L., Thomas D., De Weireld G., « Optimization of liquefaction cycles applied to CO₂ coming from pipeline transportation », Carbon Capture Science & Technology, 13, 100280, 2024.
  https://doi.org/10.1016/j.ccst.2024.100280
• Costa A., Henrotin A., Heymans N., Dubois L., Thomas D., De Weireld G., « Multi-objective optimization of a hybrid carbon capture plant combining a Vacuum Pressure Swing Adsorption (VPSA) process with a Carbon Purification Unit (CPU) », Chemical Engineering Journal, 152345, 2024.
  https://doi.org/10.1016/j.cej.2024.152345
• Dachet V., Benzerga A., Coppitters D., Contino F., Fonteneau R., Ernst D., « Towards CO₂ valorization in a multi remote renewable energy hub framework with uncertainty quantification », Journal of Environmental Management, 363, 121262, 2024.
  https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.12126
• Djettene R., Dubois L., Duprez M-E., De Weireld G., Thomas D., « Integrated CO₂ capture and conversion into methanol units: Assessing techno-economic and environmental aspects compared to CO₂ into SNG alternative », Journal of CO₂ Utilization, 85, 102879, 2024.
  https://doi.org/10.1016/j.jcou.2024.102879
• Henrotin A.,, Costa A., Heymans N., Dubois L., Thomas D., De Weireld G., « Optimization of a hybrid CO₂ capture process combining a vacuum pressure swing adsorption and a carbon purification unit », GHGT-17 conference proceedings, 5068696, 2024.
  http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5068696
• Verdonck D., Dubois L., De Weireld G., Thomas D., « Methodological Evaluation of Demixing Solvents used in the Absorption-Regeneration Carbon Capture Process », GHGT-17 conference proceedings, 5064462, 2024.
  http://dx.doi.org/10.2139/ssrn.5064462

2023

• Coppitters D., Contino F., « Evaluating the Environmental Impacts of Importing Electrofuels Using Planetary Boundaries: A Multi-Objective Optimisation Approach », Session Keynote, 9th Smart Energy Systems conference, Copenhagen (Denmark), September, 2023.
  https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal:294710
• Coppitters D., Contino F., « Optimizing upside variability and antifragility in renewable energy system design », Scientific Reports, 13, 9138, 2023.
  https://doi.org/10.1038/s41598-023-36379-8
• Coppitters D., Costa A., Chauvy R., Dubois L., De Paepe W., Thomas D., De Weireld G., Contino F., « Energy, Exergy, Economic and Environmental (4E) analysis of integrated direct air capture and CO₂ methanation under uncertainty », Fuel, 344, 127969, 2023.
  https://doi.org/10.1016/j.fuel.2023.127969
• Dachet V., Benzerga A., Fonteneau R., Ernst D., « Towards CO2 valorization in a multi remote renewable energy hub framework », Proceedings of ECOS 2023 – The 36th International Conference on Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental Impact of Energy Systems, LasPalmas de Gran Canaria (Spain), June, 2023.
  https://orbi.uliege.be/handle/2268/301033
• Dachet V., Ernst D., « Remote Renewable Energy Hubs », Talk at Total Energies Town Hall, May, 2023.
  https://orbi.uliege.be/handle/2268/302957
• Dubois L., Costa A., De Weireld G., Thomas D., « Study of pathways to reduce the energy consumption of the CO₂ capture process by absorption-regeneration », SFGP 2022 conference proceedings, MATEC Web of Conferences 379, 04002, 2023.
  https://doi.org/10.1051/matecconf/202337904002
• Dubois L., Costa A., Mouhoubi S., De Weireld G., Thomas D., « Techno-economic comparison of different configurations, including demixing solvent, for the absorption-regeneration process applied to cement plant flue gases », PCCC-7 (7^th Conference on Post-Combustion Carbon Capture) Extended abstract, Pittsburgh (USA), 2023.
  https://orbi.umons.ac.be/bitstream/20.500.12907/47035/1/_PCCC7 abstract Dubois et al.pdf
• Verleysen K., Coppitters D., Parente A., Contino F., « Where to build the ideal solar-powered ammonia plant? Design optimization of a Belgian and Moroccan power-to-ammonia plant for covering the Belgian demand under uncertainties », Applications in Energy and Combustion Science, 100141, 2023.
  https://doi.org/10.1016/j.jaecs.2023.100141

2022

• Chauvy R., Dubois L., « Life cycle and techno-economic assessments of direct air capture processes: An integrated review », International Journal of Energy Research, 2022;46:10320–10344, 2022.
  https://doi.org/10.1002/er.7884
• Coppitters D., Costa A., Dubois L., Thomas D., De Weireld G., Contino F., « Robust integration of direct air capture in power-to-methane systems: techno-economic feasibility study under uncertainty », ECOS 2022 (35th International Conference On Efficiency, Cost, Optimization, Simulation and Environmental impact of Energy Systems, Copenhague (Danemark), Juillet, 2022.
  https://dial.uclouvain.be/pr/boreal/object/boreal:263794
• Coppitters D., Tsirikoglou P., De Paepe W., Kyprianidis K., Kalfas A., Contino F.,  « RHEIA: Robust design optimization of renewable Hydrogen and dErIved energy cArrier systems », Journal of Open Source Software, 7(75), 4370, 2022.
  https://doi.org/10.21105/joss.04370
• Costa A., Mouhoubi S., Dubois L., De Weireld G., Thomas D., « Kinetics in DEEA-MAPA-H2O-CO₂ Systems for the Post-combustion CO₂ Capture by Absorption-Regeneration Using Demixing Solvents », DA 2022 – 12th International conference on Distillation-Absorption Proceedings, 2022.
  https://folk.ntnu.no/skoge/prost/proceedings/Distiilation&Absorption-2022/Proceedings/www.conftool.net/da2022/index.php/Abstract1240-COSTA-12408231.pdf?page=downloadPaper&ismobile=false&filename=Abstract1240-COSTA-1240.pdf&form_id=1240&form_version=final
• Dubois L., Costa A., Mouhoubi S., De Weireld G., Thomas D., « Post-combustion CO₂ capture process by absorption-regeneration applied to cement plant flue gases: techno-economic comparison between the use of a demixing solvent technology and an advanced process configuration », GHGT-16 Conference Proceedings, 4271986, 2022.
  https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4271986