Les technologies de captage et de stockage du carbone (CCS) se sont imposées comme une solution prometteuse pour limiter les émissions de CO₂ des industries énergivores, telles que les centrales électriques au charbon ou au gaz, les cimenteries, les raffineries ou les usines sidérurgiques.
Une mise en œuvre qui rencontre des obstacles techniques et économiques
Actuellement, trois principales méthodes de captage existent : la postcombustion, l’oxycombustion et la précombustion. Chacune présente des défis spécifiques :
- Postcombustion : Cette méthode est la plus courante et consiste à capturer le CO₂ dans les fumées de combustion grâce à des solvants. Elle reste coûteuse et énergivore.
- Oxycombustion : En utilisant uniquement de l’oxygène pour la combustion, cette technique permet de concentrer davantage le CO₂, mais elle implique des installations spécifiques.
- Précombustion : Cette méthode sépare le CO₂ avant la combustion en transformant le combustible en gaz de synthèse. Elle est cependant moins déployée car elle requiert des adaptations complexes.
Malgré leur potentiel, ces méthodes n’ont pas encore démontré une rentabilité suffisante. Le coût du captage, estimé entre 50 et 150 €/tonne de CO₂, représente le principal frein financier, avec 60 à 75 % des dépenses globales concentrées sur cette étape.
Des avancées au service de la rentabilité et de l’efficacités des technologies
Capture du CO₂
Capture directe dans l’air (DAC – Direct Air Capture) : visent à extraire le CO₂ directement de l’atmosphère, et non des sites industriels uniquement.
Plusieurs entreprises ont développé de telles solutions :
Climeworks a construit l’usine Orca en Islande, capable de capturer 4 000 tonnes de CO₂ par an, qui est ensuite stocké dans des formations rocheuses basaltiques par minéralisation.
Carbon Engineering utilise une technologie de solution alcaline pour capturer le CO₂, avec des installations pilotes capables de capturer environ mille tonnes par an, mais surtout un projet au Texas qui vise à en capture jusqu’à un million de tonnes par an.
Capture par adsorption de CO2 sur des matériaux avancés : ces matériaux innovants incluent des charbons activés qui absorbent efficacement le CO₂ et des matériaux poreux organiques (Metal-Organic Frameworks – MOF) , particulièrement prometteurs. Leur structure microporeuse permet une très grande capacité de stockage de CO₂ et des recherches sont en cours pour augmenter leur stabilité et réduire leur coût de fabrication. Par exemple, l’université de Californie a récemment développé un MOF recyclable qui pourrait capter puis libérer le CO₂ dans un lieu de stockage avec un rendement élevé, ouvrant la voie à des systèmes de capture plus durables et économes en énergie.
Séparation du CO₂ : des membranes hybrides qui combinent des matériaux organiques et inorganiques permettent de capturer le CO₂ à un coût inférieur à celui des solvants et de manière plus efficace. ION Clean Energy et Membrane Technology and Research, Inc. travaillent toutes deux sur des membranes à haut rendement capables de fonctionner dans des environnements industriels et de s’adapter aux fluctuations des flux de gaz, augmentant ainsi la flexibilité de la capture du CO₂.
Stockage du CO₂
Techniques de minéralisation du CO₂ : pour transformer le CO₂ en roches stables et sûres pour le stockage à long terme. L’objectif est d’accélérer un processus qui se produit naturellement dans certains types de roches, comme le basalte. Des startups comme Carbfix en Islande injectent le CO₂ dans les roches basaltiques où il réagit avec les minéraux pour former des carbonates solides. Cette méthode est néanmoins conditionnée aux conditions géologiques locales.
Réutilisation du CO₂
Capture et conversion de CO₂ en produits utilisables (CCU – Carbon Capture and Utilization) : la réutilisation du CO₂ capturé en matériaux ou en carburants ou gaz de synthèse, contribue à améliorer la rentabilité des projets de capture. En France, le démonstrateur industriel Jupiter 1000, piloté par GRTgaz et situé à Fos-sur-Mer permet depuis 2022 d’injecter du e-méthane dans l’infrastructure de transport de gaz existante en reconstituant du méthane de synthèse à partir d’Hydrogène généré par de l’électricité fatale des EnR et de carbone capturé sur les sites industriels du bassin (power-to-gaz). Twelve, une startup américaine, utilise un procédé électrochimique pour transformer le CO₂ en éthanol, en polypropylène et en carburants synthétiques. D’autres entreprises développent des technologies pour convertir le CO₂ en produits comme le béton, le plastique et même les aliments pour poissons.
Malgré les récents progrès réalisés pour améliorer l’efficacité et la rentabilité des méthodes de captage du CO2, l’acceptabilité sociale demeure un frein majeur au développement des projets, alors que ces technologies sont souvent plus pertinentes dans les zones industrielles, généralement proches d’importants bassins de population. En parallèle, les contraintes géologiques influencent fortement l’implantation des sites de stockage.
Face à cette double contrainte sociale et physique, le développement d’infrastructures de transport de CO2 semble essentiel pour maximiser et découpler les solutions de captage et de stockage du carbone.
La viabilité du CCS sur le long terme dépendra donc de la capacité des différents acteurs du marché à s’aligner sur un modèle économique commun, permettant de développer les bonnes innovations techniques tout en assurant le bon dimensionnement et l’exploitation du réseau de transport.
