Même si la réduction des émissions de dioxyde de carbone (CO2) dans l’atmosphère devient une priorité absolue dans la lutte contre le changement climatique, de nouvelles méthodes éprouvées permettant de retirer ce gaz de l’atmosphère sont à l'étude.

Le captage direct du CO2 de l'air avant stockage (DACCS), peuvent-ils jouer un rôle majeur dans la réduction de la concentration du CO2 dans l’atmosphère ?  

Sur le toit du centre de valorisation énergétique de Hinwil, en Suisse, se trouve une énorme structure avec de nombreux conduits d’aération qui captent le dioxyde de carbone (CO2) présent dans l’air. De gros ventilateurs propulsent l’air dans des conduites où le CO2 vient se lier à un sorbant. Par la suite, la chaleur engendre la libération du gaz, qui est acheminé vers une serre pour accélérer la croissance des végétaux.[i]

Ailleurs, le CO2 récupéré est également utilisé pour rendre les boissons gazeuses. En Islande, le gaz capté est injecté dans des strates rocheuses où il est stocké à une grande profondeur.

Cela n’est pas sans soulever des questions. Le captage direct du CO2 de l'air avant stockage (DACCS), ou toute autre approche commerciale du captage-stockage, peuvent-ils jouer un rôle majeur dans la réduction de la concentration du CO2 dans l’atmosphère ? Au contraire, ces techniques comporteraient-elles leurs propres problèmes et ne feraient-elles que remettre à plus tard des choix difficiles mais potentiellement plus efficaces pour les consommateurs ?

Une question d’échelle

L’analyse du flux de carbone montre l’ampleur du problème. Le flux net de CO2 vers l’atmosphère avoisine les 17 gigatonnes (17 000 millions de tonnes pour employer des termes simples) chaque année, comme le montre le graphique 1.[ii] La principale installation de Climeworks capte moins d’un million de tonnes par an. Le processus coûte environ 600 dollars par tonne mais l’entreprise affirme qu’elle peut le faire baisser de 80% grâce aux économies d’échelle.[iii]

L’analyse du flux de carbone montre l’ampleur du problème.

Entre-temps, au Canada, un autre opérateur – Carbon Engineering – envisage d’utiliser le CO2 capté dans l’air pour produire du kérosène de synthèse. Climeworks et Carbon Engineering mettent toutes deux particulièrement l’accent sur l’utilisation. Pour le moment, les technologies sont en train d’évoluer et le DACCS est trop peu répandu pour avoir un impact significatif sur la réduction des émissions de CO2.

Graphique 1 : Le flux de carbone : flux nets de CO2

The carbon flux: Net flows of CO2
Note : Données en gigatonnes de CO2 (Gt CO2). Sur la base des flux annuels moyens entre 2008 et 2017. Source : Cameron Hepburn et al., « The technological and economic prospects for CO2 utilization and removal », Nature 575, 6 novembre 2019

Une révolution industrielle ?

Qu’en est-il du captage-stockage de CO2 (CSC) pratiqué sur de grands sites industriels à partir de sources ponctuelles dans les aciéries, les cimenteries et autres installations de ce type ? Ces grandes usines sont difficiles à décarboner car le CO2 est un produit dérivé des processus chimiques qui sont à l'œuvre sur ces sites.

Prenons l’exemple de l’usine d’Emirates Steel Industries à Abu Dhabi, qui capte le CO2 dégagé lors de la fabrication de l’acier, le comprime et le réinjecte dans des gisements de gaz naturel en mer.[iv] Ce processus améliore le taux de récupération. Il permet également de stocker le CO2 dans des aquifères profonds. Dans ce cas, le ratio entre le CO2 injecté et le gaz naturel libéré est de 1 pour 1,5. Par conséquent, les deux problèmes sont résolus simultanément mais il y a davantage de combustible extrait que de CO2 stocké.

Même si les Émirats Arabes Unis ont à cœur de développer les énergies renouvelables, le processus de captage – développé à l’origine dans l’industrie pétro gazière aux États-Unis – perpétue un modèle énergétique basé sur les combustibles fossiles. Le captage et la compression du CO2 consomment beaucoup d’énergie, ce qui augmente d’autant les besoins énergétiques totaux et crée une « pénalité énergétique » spécifique au site.

Le captage et la compression du CO2 consomment beaucoup d’énergie, ce qui augmente d’autant les besoins énergétiques totaux.

« Plusieurs scénarios envisagés par le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (Giec) pour limiter le réchauffement à 1,5°C reposent sur le CSC, observe Rick Stathers, Rick Stathers, analyste chargé de l'investissement responsable et spécialiste du climat chez Aviva Investors. Mais l'économie et la logistique du captage de CO2, puis sa liquéfaction et son transport vers divers sites de stockage ne sont pas viables aujourd'hui. »

La séquestration (stockage) d’une bonne partie du flux industriel de CO2 supposerait de développer considérablement le CSC. En 2019, 19 sites de CSC étaient en service dans le monde, quatre étaient en chantier, et plusieurs autres à un stade de développement plus ou moins avancé.[v] Récupérer ne serait-ce que 15 % des émissions actuelles de CO2 liées aux activités industrielles nécessiterait de multiplier par cent les capacités de CSC au niveau mondial.[vi]

L'un des problèmes concrets réside dans l'identification de sites adaptés au stockage géologique à bas coût. L'industrie des combustibles fossiles dispose d'environ 1000 gigatonnes de capacités dans les gisements épuisés[vii] et certains sites jugés prometteurs par les géologues, comme le bassin de Cooper en Australie, suscitent désormais un vif intérêt. Dans cette région, on estime que le coût de la réduction des émissions de CO2 pourrait être ramené à 20 dollars USD par tonne métrique.[viii]

La carotte ou le bâton

Les politiques publiques détermineront ce qu'il adviendra par la suite. Si les pénalités liées à l'émission de CO2 augmentent fortement ou si les subventions sont renforcées, les défis actuels auront davantage de chances d'être relevés. À l'inverse, si les pénalités restent faibles, il est peu probable que le développement du CSC s'accélère.

Pendant ce temps, le compte à rebours environnemental se poursuit. « Il ne faut pas oublier que nous sommes déjà en 2020 et que les émissions sont censées diminuer d'environ 50 % en l’espace de dix ans, souligne Rick Stathers. À mon avis, la technologie du CSC ne sera pas portée à l'échelle requise pour y parvenir dans le délai prévu. »

Le compte à rebours environnemental se poursuit.

L’économie du CSC n'est pas viable aujourd'hui mais cette technologie peut tout de même jouer un rôle plus important à l'avenir. « L'essor des énergies renouvelables ces 15 dernières années est là pour en témoigner. Si l'on veut être pragmatique, on pourrait admettre que la route vers la neutralité carbone passe aussi en partie par les combustibles à forte teneur en carbone et le CSC pourrait faire partie de la solution », estime Stanley Kwong, directeur associé de la gestion ESG appliquée aux actifs réels chez Aviva Investors.

Des solutions naturelles

Outre les solutions techniques, il existe aussi diverses méthodes naturelles de séquestrer le carbone. La nature assure un flux considérable de CO2 vers le sol par le biais de la photosynthèse. La concentration de CO2 dans l'atmosphère a augmenté mais il en est allé de même pour le rythme de croissance des organismes végétaux.[ix]

Parallèlement, le monde connaît une déforestation. En 2019, des millions d'hectares de forêts primaires ont été détruits, entraînant ainsi la libération de 1,8 gigatonne de carbone, soit l'équivalent de 400 millions de véhicules en circulation.[x]

Le sol est également un gigantesque entrepôt de carbone : il renferme 2 500 gigatonnes de carbone, bien plus que dans l'atmosphère, la flore et la faune.[xi] Mais sa capacité d'absorption du CO2 a diminué.

« Environ 25 % des émissions mondiales sont imputables à notre utilisation des terres, souligne Rick Stathers. Environ 77 % des terres agricoles sont affectées à la production de viande mais cette dernière ne représente qu'environ 18 % des apports caloriques au niveau mondial. Si nous modifions notre régime alimentaire, cela pourrait avoir un impact significatif sur les émissions de CO2. »

En fait, les chercheurs estiment qu'il nous suffirait de mieux gérer les terres arables pour réduire les émissions de CO2 dans des proportions équivalentes à celles imputables au secteur du transport au niveau mondial.[xii]

Une opportunité pour les investisseurs ?

Les pays commencent à affirmer leur ambition de neutralité carbone.

Alors que les pays commencent à affirmer leur ambition de neutralité carbone, les solutions pour améliorer la séquestration naturelle du carbone suscitent de l'intérêt. L'augmentation du rendement des plantes, la production de produits chimiques de nature biologique ou de produits de sylviculture peuvent s'avérer efficaces pour absorber le CO2. L'intérêt grandissant pour ces solutions ouvre la voie aux investissements.

La rotation des coupes dans la sylviculture commerciale est une possibilité. Environ 50 % de la masse d'un arbre est composée de carbone et, dans le même temps, il existe une pénurie de produits de la sylviculture au niveau mondial. Le bois, les emballages à base de végétaux et les matières premières destinées à la production de biocarburants sont tous très recherchés mais le taux de séquestration des différentes espèces varie considérablement, comme le montre le graphique 3.

Graphique 3 : Taux de séquestration naturelle du CO2 (à titre d’illustration)

Illustrative natural sequestration rates
Note : Données en tonnes d’équivalents de CO2 par hectare. Source : Woodland Carbon Code

Les solutions naturelles ont leurs propres dilemmes, si l'on recherche des résultats qui démontrent l'additionnalité (un taux de séquestration supérieur au taux naturel) et si l'on veut investir à grande échelle. Le timing est également important car la destruction de la couverture végétale primaire et son remplacement par des forêts exploitées dans une logique commerciale peuvent créer dans un premier temps une « dette carbone » car les jeunes arbres plantés absorbent moins de carbone que la forêt vierge.[xiii]

Environ 50 % de la masse d'un arbre est composée de carbone.

Il y a également des difficultés d'ordre pratique car les cadres de mesure de la séquestration du carbone ne sont pas harmonisés et la déclaration se fait sur la base du volontariat.

La bioénergie pour parvenir à des émissions nettes négatives

Il existe d'autres pistes comme la séquestration de carbone pour de longues périodes dans les matériaux de construction ou sur des périodes plus courtes avec la bioénergie. Cette dernière suscite beaucoup d'intérêt, notamment lorsqu'elle est conjuguée au CSC (on emploie alors le sigle BECSC) car les centrales électriques émettent beaucoup de CO2.

Si la matière première naturelle est cultivée de manière durable, elle peut être récoltée et brûlée pour produire de l’électricité, le CO2 issu de cette combustion étant stocké sous terre. En théorie, la BECSC produit alors globalement des émissions de carbone négatives. Encore une fois, il y a des compromis à faire : le bois à une densité énergétique inférieure à celle du charbon, c'est pourquoi une centrale alimentée par le bois a besoin de plus de combustible pour parvenir à la même production.

Or l’hydrogène est une source d'énergie sans carbone.  

La BECSC est susceptible de favoriser indirectement l'essor de l'hydrogène en tant que carburant. Or l’hydrogène est une source d'énergie sans carbone. Sa combustion ne dégage que de l’eau. Son utilisation pourrait améliorer grandement les chances d’atteindre la neutralité carbone mais l’hydrogène est très inflammable et engendre une corrosion de l’acier. Par conséquent, son utilisation nécessitera peut-être la création d’une infrastructure parallèle ou d’une modernisation des réseaux permettent l’utilisation d’un mélange de carburants.

Le moment d’agir

Même si la nécessité de réduire la concentration de CO2 dans l'atmosphère et de l'emprisonner dans divers puits fait aujourd'hui l'objet d'un consensus grandissant, il y a encore peu de convergence sur la façon d'y parvenir. Toutefois, la fréquence accrue des événements climatiques extrêmes montre bien qu'il faut agir de toute urgence.

« Il existe des technologies et des approches éprouvées qui peuvent commencer à changer immédiatement la donne, affirme Rick Stathers. Les énergies renouvelables fonctionnent, le prix du stockage d'énergie est en baisse, les véhicules électriques deviennent plus efficaces et la gestion des terres peut changer radicalement la donne. Nous ne pouvons pas nous permettre de continuer à scruter l'horizon dans l'espoir de trouver des solutions qui nous permettront de continuer comme avant. »

Références

  1. « Direct air capture: A technology to reverse climate change », Climeworks. 
  2. Cameron Hepburn et al, « The technological and economic prospects for CO2 utilization and removal », Nature, 6 novembre 2019. 
  3. « The Swiss company hoping to capture 1% of global CO2 emissions by 2025 », Carbon Brief, 22 juin 2017.
  4. Anthony McAuley, « Abu Dhabi starts up the world’s first commercial steel carbon capture project », The National, 5 novembre 2016. 
  5. « Global Status of CCS 2019 », Global CCS Institute. 
  6. « The value of CCS », Global CCS Institute. 
  7. Sara Budinis et al, « An assessment of CCS costs, barriers and potential », Energy Strategy Reviews 22 novembre 2018. 
  8. Craig Guthrie, « BP deal boosts Santos’ CCS ambitions », Petroleum Economist, 13 mars 2020.
  9. « World's forests increasingly taking up more carbon », National Science Foundation, 25 février 2019. 
  10. « We lost a football pitch of primary rainforest every 6 seconds in 2019 », World Resources Institute, 2 juin 2020
  11. Renee Cho, « Can soil help combat climate change? » The Earth Institute, Université de Columbia, 21 février 2018. 
  12. R.J. Zomer et al, « Global Sequestration Potential of Increased Organic Carbon in Cropland Soils », Nature, 14 novembre 2017
  13. « EU must not burn the world's forests for 'renewable' energy », The Guardian, 14 décembre 2017. 

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