Capter le CO2 à la sortie des usines, un défi essentiel pour lutter contre le réchauffement climatique

On en parle beaucoup moins que des éoliennes ou des voitures électriques. Pourtant, ce procédé va s’avérer tout aussi crucial dans les prochaines années pour lutter contre le changement climatique. Explications.

Par Philippe Eliakim

Publié le 11 avril 2022 à 11h50.

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Est-ce cela la solution miracle ? Dans la lande islandaise, à une trentaine de kilomètres de la capitale Reykjavik, la première usine de captage de CO2 dans l’atmosphère a commencé à fonctionner en décembre dernier. Le gaz «climaticide» y est prélevé dans l’air ambiant par des aspirateurs géants munis de filtres ; il est ensuite mélangé à de l’eau, comme dans une bouteille de Badoit, puis injecté à 1 kilomètre de profondeur, dans les couches basaltiques poreuses de l’île volcanique, où il se transformera en pierre pour l’éternité.

Radical pour nous débarrasser du dioxyde de carbone qui fait tant de ravages sur la planète ? Hélas non, car cette technologie révolutionnaire, conçue par la société suisse Climeworks, présente trois inconvénients majeurs. D’abord, elle consomme une énergie considérable, ne serait-ce que parce qu’elle impose de porter le gaz carbonique à de hautes températures. Ensuite, elle est atrocement chère, puisqu’elle nous met la tonne de CO2 enfouie (l’équivalent de ce que rejette une voiture pendant un an) à 1.000 euros, quasiment le prix du caviar.

Enfin, et c’est cela le plus grave, son rendement est lilliputien. A plein régime, la nouvelle unité, qui a coûté plusieurs dizaines de millions d’euros, sera capable de neutraliser en tout et pour tout 4.000 tonnes de CO2 par an, l’équivalent des émissions de 250 ménages américains. Pour évacuer la totalité des gaz à effet de serre que nous rejetons chaque année, il faudrait donc en construire… 10 millions d’autres.

De cette drôle d’expérience islandaise, faut-il conclure que la capture de CO2 n’a aucun avenir comme remède au réchauffement climatique? Si c’était le cas, vous ne seriez pas en train de lire cet article ! Et des milliers de chercheurs, d’ingénieurs, de géologues, de chimistes, d’ouvriers de chantiers navals, de poseurs de gazoducs, de raffineurs, de bureaucrates européens et d’investisseurs visionnaires ne seraient pas en train de plancher d’arrache-pied sur d’immenses projets basés sur cette technologie. Simplement ils ont compris que, pour réussir, ils vont devoir s’y prendre autrement.

Mais avant d’aller plus loin, posons le dossier sur la table. En gros, il existe trois moyens d’atteindre la neutralité carbone en 2050, comme se sont engagés à le faire les pays développés. Le premier consiste à mettre un peu en veilleuse notre frénésie de production et de consommation et d’utiliser des appareils plus économes. Le deuxième vise à remplacer peu à peu les énergies fossiles par des éoliennes, des panneaux solaires et du nucléaire, ce qui suppose l’électrification d'une grande partie de nos activités.

Selon les experts, la conjonction de ces deux méthodes pourrait permettre de résoudre une bonne partie du problème. Mais pas tout le problème. Quoi qu’on fasse, certaines productions humaines continueront en effet de rejeter du CO2 pour des raisons physiques. C’est le cas, par exemple, des cimenteries, des aciéries, du raffinage ou de divers procédés chimiques, comme la fabrication de l’ammoniaque. Et l’on sait déjà que, dans les pays qui possèdent beaucoup de charbon, comme la Chine, ce n’est pas demain – ni même sans doute après-demain – que les centrales électriques cesseront d’encrasser l’atmosphère avec de la houille.

D’où la nécessité de s’engager dans une troisième voie : attraper le gaz à effet de serre que rejettent ces industries et l’enfouir une fois pour toutes dans la terre. Posée de cette façon, l’affaire devient tout de suite plus réaliste qu’avec nos amis islandais. La captation du CO2 à la sortie des cheminées d’usine, où il peut représenter de 10 à 50% des fumées, est en effet beaucoup plus aisée que sa pêche à l’épuisette dans l’air ambiant, où il n’est présent qu’à l’état de traces (0,04%). Du coup, le rendement de l’opération est bien plus prometteur. Selon le scénario de l’Agence internationale de l’énergie, l’opération de récupération et d’enfouissement du dioxyde de carbone, appelée communément CCS («Carbon capture and storage»), pourrait représenter jusqu’à 15% de la réduction des gaz à effet de serre à l’horizon 2050.

On n’en est pas là, tant s’en faut. A l’heure où nous écrivons ces lignes, les 26 installations en service dans le monde, pour la plupart exploitées par des pétroliers (ils ont eux-mêmes besoin de gaz carbonique pour assurer l’extraction de leur or noir), interceptent péniblement 40 millions de tonnes de CO2 par an, autant dire une goutte de gaz au regard des enjeux. Il faut dire qu’après une période d’emballement, il y a dix ans, la plupart des acteurs avaient délaissé cette solution, car elle leur paraissait trop compliquée à mettre en œuvre. Mais la remontée des prix du CO2 sur le marché des quotas – en deux ans, leur cours est passé de 20 à 80 dollars la tonne – et les nouvelles réglementations imposées par les pouvoirs publics – en France, la stratégie nationale bas carbone impose aux industriels de réduire de 80% leurs rejets à l’horizon 2050 – ont modifié la donne.

«Les chefs d’entreprise ont compris que, s’ils voulaient préserver leur image et conserver leurs clientèles, ils devaient agir dès maintenant», avance Alix Bouxin, référente sur ce sujet à l’Ademe (Agence de la transition écologique). «Désormais, tout le monde y croit, on est tous en train de mettre le paquet !», confirme David Nevicato, l’un des responsables du dossier à TotalEnergies, qui consacre désormais 10% de ses investissements de recherche au CCS. Pour devenir rentable (le coût de la tonne captée et enfouie aujourd’hui oscille entre 100 et 200 euros, nettement plus que sur le marché des quotas) et s’imposer dans notre carte énergétique, le CCS devra cependant relever trois défis.

Il va d’abord falloir mettre au point de meilleures techniques de captage. Le procédé traditionnel, qui consiste à agglutiner le CO2 à des solvants dans une «tour de lavage» installée à la sortie des cheminées, puis à le séparer de ces derniers dans une «tour de régénération», demande beaucoup d’énergie et coûte aujourd’hui trop cher pour être rentable. Afin de réduire la facture, les chercheurs réfléchissent à des systèmes de «précombustion» ou d’«oxy-combustion» permettant d’accroître la proportion de gaz carbonique dans les fumées (plus elle est importante, plus la capture est facile et économique). Ils travaillent aussi sur le process de séparation proprement dit.

A l’aciérie ArcelorMittal de Dunkerque (Nord), l’Ifpen (IFP Energies nouvelles) a installé un système pilote baptisé DMX qui pourrait réduire de 30% l’énergie consommée grâce à l’utilisation d’un solvant «démixant». Air liquide, en pointe sur le créneau, croit pour sa part beaucoup à la cryogénie, un procédé qui donne déjà de bons résultats dans son unité de production d’hydrogène de Port-Jérôme-sur-Seine (Seine-Maritime). Mais il est vrai que là-bas les choses sont plus faciles, car les fumées ne contiennent pas d’impuretés, et sont très chargées en CO2.

Le deuxième défi à relever concerne le stockage. Où loger les immenses quantités de gaz que l’on aura capturées? Partout sur la planète, les géologues ont pris leurs bâtons de sourciers pour dénicher des poches géologiques étanches et s’assurer qu’elles le resteront pendant des millions d’années. Il peut s’agir de cavités dans lesquelles on a jadis extrait du gaz naturel, et qui sont maintenant vides. Mais les spécialistes comptent surtout sur les «aquifères salins», des formations profondes contenant des roches sédimentaires poreuses imbibées d’eau salée.

Le problème, c’est que la planète n’en abrite pas tant que ça et que mère Nature ne les a pas toujours placés au bon endroit ! La plupart du temps, ils se situent soit trop loin des régions industrielles, soit trop près des bassins de population. Le sous-sol de la région parisienne, par exemple, en est rempli. Mais qui songerait à installer des réservoirs géants de CO2 dans une zone peuplée de millions d’habitants, des Gaulois réfractaires, qui plus est ? «Cela risque de poser un vrai problème d’acceptabilité sociale», reconnaît Thibaud Clisson, analyste en charge des questions climatiques chez BNP Paribas AM.

Comme pour les éoliennes, c’est en mer que se trouve la solution. Voilà plusieurs années déjà que, au large de la Norvège, des équipes travaillent pour sécuriser d’immenses aquifères salins situés à 2.600 mètres de profondeur sous le fond de la mer du Nord. Baptisé Northern Lights (aurores boréales), ce projet, conduit par le pétrolier norvégien Equinor avec Shell et TotalEnergies, a déjà mobilisé plus de 1 milliard d’euros. Si tout se passe comme prévu, les premiers bateaux devraient pouvoir déverser leurs milliers de tonnes de CO2 liquéfié d’ici la mi-2024.

Ce qui nous amène au troisième défi : celui de la logistique. Pour acheminer le dioxyde de carbone récupéré en haut des cheminées d’usine jusqu’aux aquifères, il va falloir tisser des réseaux de gazoducs, construire des usines de liquéfaction, mettre en chantier des navires spécialisés, installer des terminaux dans les ports, bref, créer à partir de zéro toute une infrastructure, alors même que l’affaire ne sera pas encore rentable. Pour faire face à ces folles dépenses, les industriels n’auront d’autre solution que de s’allier afin de mutualiser les coûts. Ils ont d’ailleurs commencé à le faire.

A Rotterdam, Anvers, Dunkerque, des hubs de CCS sont en train de se monter. Mais comme toujours en pareil cas, rien ne pourra se faire sans un apport massif de fonds publics. Pour le moment, il faut bien le reconnaître, ils n'arrivent qu’au compte-gouttes. Bruxelles a commencé de libérer quelques crédits via l’«innovation fund», son programme de financement mis en place après la signature de l’accord de Paris sur le climat. De son côté, la France distribue une poignée de subsides assez chiches par le biais de l’Ademe. Mais tout cela pourrait changer rapidement. «Les politiques sont en train de prendre conscience que c’est un enjeu incontournable», se réjouit Guillaume De Smedt, le directeur adjoint du développement durable chez Air liquide. On va voir ce qu'on va voir.