Le concept de captage et de stockage du carbone (CSC) est essentiel dans la lutte contre le changement climatique. Bien que les infrastructures de stockage existent et se développent, la principale difficulté réside dans la capacité à capturer suffisamment de dioxyde de carbone (CO2) pour les remplir. Cette technologie vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre en piégeant le CO2 directement à la source industrielle ou dans l'atmosphère.
Points clés
- La capacité de stockage de CO2 dépasse actuellement la capacité de capture.
- Les coûts élevés et les exigences énergétiques ralentissent l'adoption des technologies de capture.
- Les obstacles réglementaires et de permis freinent le déploiement des infrastructures de transport.
- De nouvelles méthodes à faible coût et des politiques coordonnées sont nécessaires pour accélérer le CSC.
L'urgence climatique et l'émergence du CSC
La Révolution industrielle, débutée au XVIIIe siècle, a transformé les sociétés agraires en économies urbaines. Elle a aussi entraîné une augmentation significative des émissions de gaz à effet de serre, en particulier le CO2. Les concentrations de CO2 dans l'atmosphère sont aujourd'hui 150 % plus élevées qu'en 1750. Ce chiffre fait du CO2 le principal facteur du réchauffement climatique.
Face à cette hausse et à l'urgence d'agir pour le climat, les technologies de suppression du carbone ont gagné en importance. Le captage du carbone, en particulier, permet de piéger les émissions de CO2 directement à partir de sources industrielles. Il s'agit notamment des centrales électriques, des cimenteries et des usines sidérurgiques. L'objectif est de capter le gaz avant qu'il n'atteigne l'atmosphère.
Le CO2 et le réchauffement climatique
Le dioxyde de carbone est le principal contributeur au réchauffement planétaire. Sa concentration atmosphérique a augmenté de 150 % depuis le début de l'ère industrielle en 1750. Cette augmentation est directement liée à la combustion des combustibles fossiles.
Comprendre le processus de captage et de stockage du carbone
Le captage et le stockage du carbone (CSC) est un processus en trois étapes. Il vise à réduire les émissions de CO2 en capturant le carbone des centrales électriques ou des sites industriels. Ensuite, le carbone est transporté, puis stocké de manière permanente sous terre.
Sarah Saltzer, directrice générale du Stanford Center for Carbon Storage (SCCS), a expliqué le processus. Il implique la séparation du CO2 d'un flux d'émissions. Ce flux provient généralement de processus industriels. On peut citer la production d'acier et de ciment, ou la combustion de combustibles fossiles pour la production d'électricité. Le CO2 est capturé avant qu'il ne soit libéré dans l'atmosphère.
« Il est également possible de retirer le CO2 directement de l'air », a déclaré Saltzer. « Une fois les émissions capturées, soit par capture à la source ponctuelle, soit par capture directe dans l'air, le CO2 doit ensuite être compressé à un état supercritique et transporté vers un stockage géologique approprié. »
Jean-Philippe Hiegel, vice-président de la stratégie et de la croissance chez RepAir Carbon Capture, considère le captage du carbone comme un « pilier de la stratégie climatique ». Cette méthode est prometteuse car elle cible les secteurs difficiles à décarboner. Cela inclut le ciment, l'incinération des déchets, l'acier et l'aluminium. Dans ces industries, les émissions de processus ne peuvent pas être éliminées par l'électrification.
Capture directe dans l'air (DAC)
La capture directe dans l'air (DAC) est une technologie qui extrait le CO2 directement de l'atmosphère. Contrairement à la capture à la source, la DAC peut être déployée n'importe où, ce qui en fait une solution flexible pour la réduction des gaz à effet de serre.
Les défis majeurs du captage du carbone
Malgré son potentiel, le captage du carbone est confronté à des obstacles importants. Le principal défi est que la capacité de stockage de CO2 annoncée dépasse l'offre de capture. Selon Hiegel, le maillon faible se situe en amont, au point de capture.
Les solutions de capture actuelles sont énergivores, spécifiques à chaque site et lentes à concevoir et à autoriser. Cela est particulièrement vrai pour les flux industriels avec des concentrations de CO2 diluées. Elles nécessitent des intégrations et des empreintes significatives, ce qui augmente les coûts et retarde le déploiement.
Saltzer a noté que plus de 71 projets de CSC sont opérationnels dans le monde. Ils capturent plus de 60 millions de tonnes de CO2 chaque année. Cependant, cette technologie n'a pas été mise en œuvre assez rapidement pour atteindre les objectifs climatiques mondiaux. Pour maintenir le réchauffement climatique en dessous de 1,5 degré Celsius, comme établi par l'Accord de Paris en 2015, les émissions doivent diminuer de 45 % d'ici 2030 et atteindre la neutralité carbone d'ici 2050.
Coûts et obstacles réglementaires
Les projets de capture sont coûteux. Le transport peut nécessiter des permis traversant de nombreuses juridictions. Les approbations de diverses communautés sont aussi un frein. Obtenir un permis pour injecter du CO2 dans le sous-sol peut prendre des années, a précisé Saltzer.
Matt Kanan, professeur de chimie à Stanford, a développé une méthode à faible coût pour piéger le carbone. Ce processus utilise la chaleur pour convertir des minéraux courants, comme les silicates à altération lente, en matériaux qui séquestrent durablement le CO2 atmosphérique. Les produits obtenus sont très réactifs et capturent et stockent rapidement le carbone atmosphérique.
Kanan a indiqué que ces matériaux peuvent être produits dans des fours conventionnels, similaires à ceux utilisés pour le ciment. « Un four à ciment est l'une des rares technologies utilisées à l'échelle de plusieurs gigatonnes par an, l'échelle nécessaire pour que l'élimination du CO2 ait un impact significatif », a-t-il souligné.
Cette méthode unique permet d'éliminer environ une tonne de CO2 pour chaque tonne de matériau produite, après avoir pris en compte les émissions de processus et de cycle de vie. « Avec nos produits, la minéralisation est complète en quelques mois au lieu de décennies », a ajouté Kanan.
Innovation pour réduire les coûts
Une nouvelle méthode de capture du carbone utilise la chaleur pour transformer des minéraux courants en matériaux qui séquestrent durablement le CO2. Cette technique est prometteuse pour réduire les coûts et accélérer le déploiement du CSC.
Les bénéfices additionnels et les défis de permis
Le matériau développé par Kanan offre des avantages au-delà de l'élimination du carbone. Il améliore la santé des sols et les rendements agricoles. « Nous menons actuellement huit essais sur le terrain à travers les États-Unis pour tester notre produit comme intrant agricole », a précisé Kanan. « La combinaison de l'élimination du carbone et de l'agriculture durable accélérera l'adoption et fournira une voie économiquement viable pour atteindre une échelle impactante. »
Selon Kanan, ce processus nécessiterait moins de la moitié de l'énergie utilisée par les principales technologies de capture directe dans l'air. Il estime que sa méthode peut être très compétitive en termes de coûts et progresse rapidement vers l'application industrielle. Le CSC est plus adapté à la capture des émissions directement à partir de sources ponctuelles, comme les centrales électriques et les installations industrielles.
Le problème des permis et l'infrastructure
Saltzer a souligné que la capture prend du retard en raison des problèmes de permis pour les nouvelles infrastructures de CO2, malgré la disponibilité du stockage et des pipelines existants. « Alors que plus de 8 500 kilomètres de pipelines existent aux États-Unis aujourd'hui, beaucoup plus de pipelines de CO2 sont nécessaires », a-t-elle déclaré. « Bien que la construction de pipelines soit simple, l'obtention de tous les permis pour l'infrastructure linéaire peut être un énorme obstacle. »
Environ 30 000 à 100 000 kilomètres supplémentaires de pipelines de CO2 sont probablement nécessaires pour permettre un déploiement généralisé du captage et du stockage du carbone. Walid Sinno, PDG de C-Questra, une startup néerlandaise, a noté que l'Europe possède un excellent potentiel géologique, mais que la politique l'a largement ignoré. « La plupart de l'attention et des financements sont captés par les mégaprojets offshore, soutenus par les grandes compagnies pétrolières avec des infrastructures offshore existantes », a expliqué Sinno. « Pendant ce temps, l'UE n'a autorisé presque aucun stockage onshore malgré une vaste capacité d'aquifère intérieur. »
Sinno a expliqué que l'octroi de permis n'est pas intrinsèquement difficile, car la Directive européenne sur le CSC fournit un cadre. Les principaux inconvénients pour la capture industrielle de CO2 sont l'incertitude du stockage, les politiques contradictoires et une approche axée sur la fiscalité plutôt que sur un soutien pratique. Il a affirmé que la cause profonde réside dans la politique de l'UE, qui privilégie la fiscalité et la surveillance collective au détriment de la compétitivité industrielle.
La voie à suivre pour le captage et stockage de carbone
En août, la première injection permanente de CO2 offshore au monde a été achevée sur le site norvégien de Northern Lights à Øygarden. Cette installation est le premier projet de transport et de stockage de CO2 ouvert à l'industrie. Cette étape marque un progrès majeur vers l'extension du captage et du stockage du carbone.
Sinno a souligné que de réels progrès dépendent d'une action coordonnée entre la capture, le transport et le stockage. Ces trois éléments doivent avancer en synchronisation. « Mais la collaboration n'est pas seulement industrielle, elle exige une cohérence politique », a-t-il ajouté.
Hiegel a précisé que des pôles comme Northern Lights sont prêts à recevoir le CO2. Cependant, la capture est freinée par des demandes énergétiques élevées, des modernisations complexes et des barrières du marché. Il a appelé à des politiques qui augmentent la capacité de stockage, garantissent un accès ouvert et soutiennent des progrès parallèles sur toute la chaîne du CSC.
« La séquence pratique est parallèle, non séquentielle – déployer une capture progressivement moins chère, construite en usine, tout en garantissant des contrats de prélèvement pluriannuels, des conditions d'interconnexion standard et des mécanismes de soutien politique », a-t-il insisté.
Il est essentiel d'associer un déploiement rapide et modulaire de la capture à un accès ouvert et transparent au transport et au stockage. « C'est ainsi que nous comblerons le déficit de capture à court terme sans créer de goulot d'étranglement de stockage à long terme », a déclaré Hiegel. « L'interopérabilité – spécifications strictes du CO2, compression/déshydratation, transfert de garde, MRV (Mesure, Rapportage, Vérification) – nécessite également une standardisation. »
Hiegel a conclu que la propriété concentrée de l'espace poreux peut restreindre l'accès ouvert pour les petits émetteurs. Accélérer le stockage dans plusieurs régions, avec plus d'opérateurs, des règles standard et une responsabilité claire, est essentiel pour prévenir les défis futurs.
