Captation du CO2 : clé de l'industrie durable 

La captation du co2, de quoi parle-t-on ?

Principes fondamentaux du captage co2 ou CCS

Le captage du CO2, nommé CCS (Carbon Capture and Storage) en anglais, désigne la technique de récupération du dioxyde de carbone au moment où il est produit par les industries.

C’est une technologie qui n’est pas nouvelle mais néanmoins dans l’air du temps en raison de ses bénéfices. Elle permet d’extraire le carbone pour le convertir sous forme solide ou bien l’enterrer.

Le captage du CO2 permettrait de réduire la quantité d’émissions de CO2 rejetées par les industries afin d’atténuer les effets du changement climatique causés par le CO2 présent en trop grande quantité sur Terre.

De fait, le procédé de captation du CO2 est principalement imaginé pour capter les fumées des industries les plus polluantes. Ainsi, les centrales à charbon, raffineries, cimenterie ou entreprises de la pétrochimie sont les premières visées par ces technologies. Elles ont toutes en commun d’utiliser des énergies fossiles pour fonctionner. En captant le CO2 émis au moment de la combustion, on peut réduire l’impact environnemental de ces industries.

La capture du CO2 peut se faire via trois grandes techniques : postcombustion, précombustion ou oxycombustion.

Les différentes technologies employées pour capter le CO2

- La première technologie de captation du CO2 est la postcombustion. Il s’agit d’extraire le carbone à la sortie des cheminées des industries. Cette technique est la plus aboutie. Elle est facile à mettre en place car elle peut facilement s’intégrer à des installations existantes.

Dans ce type de captage, on utilise bien souvent la méthode par absorption. Pour extraire le CO2 contenu dans les fumées, un solvant chimique est employé (amine, liquide ionique ou ammoniac). Le CO2 est ensuite séparé du solvant.

En postcombustion, il est aussi possible d’avoir recours à la technique du captage par adsorption. Ici, le CO2 des fumées est adsorbé sur du charbon actif. De même, il existe d’autres technologies comme le captage par cycle calcium dans lequel on utilise de la chaux vive ou encore le captage par voie cryogénique qui repose sur la solidification du CO2 par givrage.

- La deuxième grande technologie de captation du CO2 est la précombustion. Ici, l’objectif est de capter partiellement le CO2 avant même qu’il n’entre en phase de combustion. Le CO2 est ensuite reformé afin d’obtenir d’une part du CO2 et de l’autre part de l’hydrogène.

Cette technologie est en cours de développement Pour la réaliser, plusieurs pistes sont étudiées : le vaporeformage du gaz naturel ou l’oxydation partielle en présence d’oxygène.

- Enfin, la troisième technique de captation du CO2 est celle de l’oxycombustion. Il s’agit de produire une fumée concentrée en CO2 en modifiant le procédé de combustion. Il n’y a donc plus d’azote et uniquement du CO2 et de la vapeur d’eau. La condensation permet enfin de séparer le CO2 de la vapeur d’eau. Encore en développement, des recherches prometteuses permettent de laisser entrevoir de l’espoir pour cette technologie avec la combustion dite en boucle chimique.

Comment stocker le CO2 ?

Lorsque le CO2 a été capturé, il doit désormais être séché, déshydraté et éventuellement comprimé pour être acheminé par des infrastructures de transport (bateau, train, gazoduc ou canalisation.)

Le CO2 termine sa route dans des formations géologiques souterraines d’environ 1000 à 2000 mètres comme les aquifères salins ou les gisements de pétrole et de gaz vides. On parle alors de séquestration géologique du CO2. Il pourra être stocké plusieurs centaines d’années.

On peut aussi stocker du CO2 en utilisant la séquestration minérale. Le carbone se transforme en roches carbonatées.

Enfin, d’autres méthodes de stockage sont à l’étude comme celle du stockage du CO2 dans les grandes profondeurs des fonds océaniques. Mais cette technique pose à ce jour question notamment sur son impact sur l’acidification des océans.

Si le CO2 n’est pas directement transporté ou stocké, il peut aussi être utilisé sur place dans les entreprises. On peut le valoriser pour produire des biocarburants ou des matériaux.
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Captation du CO2 à grande échelle avec des exemples dans l'industrie

Les premières industries qui ont eu recours à la captation du CO2 se situent au Texas et en Norvège. Ces installations datent des années 1970 et 1980.

Aux Etats-Unis, l’installation avait pour but de récupérer le CO2 issu d’usines de gaz naturel. En Norvège, le CO2 est capté sur le site gazier de Sleipner et injecté dans une nappe aquifère sous la mer.

En moyenne, la mise en œuvre d’une opération de CCS permet de capter plus de 800 000 tonnes de CO2/an. On dénombre plus de 40 installations en activité dans le monde.

En Europe, le projet Castor, coordonné par IFP Energies Nouvelles et l’Union Européenne devrait permettre de capturer 30% des émissions des grosses installations industrielles du marché européen. On pourra aussi compter sur le projet Nothern Lights, au large des côtes du Pays-Bas et de la Norvège. Il sera lancé en 2024 et permettra de stocker 1,5 million de tonnes de CO2 par an.

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Rôle de la captation du CO2 dans la transition énergétique et écologique

Solutions captation CO2 et transition énergétique

Le procédé de captation du CO2 est une technique qui semble idéale pour apporter une solution pour limiter le réchauffement climatique. En effet, face aux émissions trop importantes générées par les industries les plus polluantes, les puits de carbone naturels ne peuvent pas tout réguler. Cette technologie serait un coup de pouce pour atténuer les effets du réchauffement climatique.

L’Agence internationale de l’énergie (l’AIE) et la Commission européenne misent d’ailleurs sur cette technologie pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. Ainsi, l’objectif fixé par l’AIE se fixe un objectif de capture du CO2 à 20% des émissions actuelles.

De fait, le captage CO2 trouve sa place à côté de nombreuses autres innovations technologiques pour parvenir à atteindre la neutralité carbone. La captation du CO2, couplée à l’expansion des énergies renouvelables, à l’amélioration de l’efficacité énergétique ou encore la sobriété énergétique, sont autant d’outils pour réduire le poids des industries les plus polluantes. On pense notamment à la production de ciment qui reste à ce jour l’industrie la plus émettrice de CO2.

Comment la technique de captation du CO2 peut-elle servir aux industries ?

La captation du CO2 offre l’avantage de réduire l’impact environnemental des industries les plus polluantes. Mais ce n’est pas tout. Cette technique peut aussi être utilisée dans le secteur de la production d’énergie. Ainsi, on peut imaginer l’installation de dispositif de capture du CO2 sur des centrales électriques qui fonctionnent avec des combustibles fossiles.

De même, au sein des industries, le CO2 qui est capté peut directement être valorisé. On parle alors de valorisation directe du CO2. C’est le cas pour les applications industrielles qui demandent l’utilisation de gaz pur comme le traitement des eaux, la production de boissons gazeuses, de médicaments, de neige carbonique ou encore de fluides frigorigènes.

Le CO2 peut aussi être utilisé pour produire de l’urée, un engrais azoté ou encore pour la production de certains types de plastiques.

Enfin, le CO2 a aussi vocation à permettre de créer des carburants de synthèse (e-fuels) que l’on obtient en combinant du CO2 avec de l’hydrogène issu d’électricité renouvelable. Ces carburants sont plus propres et durables et offrent des solutions pour réussir la transition énergétique des industries sur le long terme.

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Applications avec d'autres technologies vertes

La technologie de captation du CO2 est à imaginer en synergie avec d’autres technologies émergentes. Ainsi combinées, les technologies se répondent et offrent un panel de solutions efficaces pour la transition écologique.

Ainsi, on peut imaginer combiner la captation du CO 2 avec la production d'électricité issue des énergies renouvelables. Les parcs éoliens ou solaires fonctionnent par intermittence, en fonction du soleil ou du vent. Or, dans les périodes de surplus d’énergie, au lieu de gaspiller cette énergie, il est possible de faire fonctionner des processus de captation du CO2. Le potentiel de réduction de l'impact carbone global de l’installation est fort et l’énergie autrefois perdue, valorisée.

De plus, la captation du CO2 est un outil pour compléter les initiatives d’efficacité énergétique. Certains secteurs d’activité ne peuvent pas utiliser l’électricité renouvelable (industrie lourde, transport aérien, etc.). On peut donc imaginer des technologies pour améliorer les émissions de ces industries et pour faire en sorte qu’elles consomment moins. Puis, la captation du CO 2 apparaît comme une technologie supplémentaire pour réduire efficacement les émissions globales de ces industries.

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Quels avantages à la captation du co2 ?

Limiter le réchauffement climatique

La technologie de captation du CO2 est considérée comme un levier de décarbonation de l’industrie. Elle atténue les émissions de gaz à effet de serre.

C’est pourquoi toutes les technologies de captage, stockage, de transport ou de valorisation du CO2 sont sous le feu des projecteurs en ce moment. Elles tendent à se développer massivement en France et partout dans le monde. Il y aurait à ce jour plus de 76 projets de captation du CO2 en cours de développement, dont 16 en Europe.

En France, précisément, les projets de captation de CO2 sont encadrés par la Stratégie Nationale Bas Carbone du gouvernement. Le scénario de référence qui est poursuivi estime qu’environ 6 Mt CO2/an seront évitées d’ici 2050 dans l’industrie grâce à cette innovation technologique. Il reste cependant des freins à lever pour le développement des zones de stockage de carbone qui sont difficiles à trouver.

À défaut de stocker le CO2, la voie de la valorisation du CO2 est une bonne alternative. Elle représente une alternative de choix pour les industries qui souhaitent décarboner leurs procédés de fabrication. En utilisant le CO2 comme matière première directe ou indirecte pour des applications chimiques, biologiques ou industrielles, on tire profit du CO2 qui aurait pu être rejeté dans l’atmosphère.

Avantages pour les industriels

L’avantage majeur pour les industriels avec la captation du CO2 est la possibilité de décarboner leur activité industrielle.

Ainsi, les industriels ont la possibilité de limiter leurs émissions de CO2 sans apporter des modifications majeures à leurs usines. Avec la technique de la postcombustion, les installations sont adaptées pour récolter le CO2 sans modifier les procédés industriels ou les machines existantes.

Pour les industriels qui ont besoin du CO2 dans leurs procédés de fabrication, c’est une stratégie gagnante. D’une part il y a moins de CO2 émis, d’autre part il est directement gardé pour être valorisé sur place dans les processus de production.

Futur de la captation du CO2

Nous l’avons vu à plusieurs reprises dans cet article : la captation du CO2 est une solution efficace qui a déjà fait ses preuves. À l’aune du réchauffement climatique, cette technologie est une solution concrète pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et de dioxyde de carbone des industries.

Les perspectives sont réjouissantes pour cette technologie car les recherches progressent pour améliorer les dispositifs existants. Ainsi, de nouvelles méthodes de capture émergent, toutes plus efficaces et intéressantes que les autres. On peut notamment citer la capture directe dans l’air ou la combustion dite en boucle chimique. À terme, on peut même imaginer que des secteurs impossibles à décarboner le deviennent.

De plus, les progrès réalisés sur les technologies de stockage du CO2 permettent de garantir un stockage sécurisé pour des centaines d’années.

Enfin, la tendance de l’économie circulaire dans l’industrie promet de transformer le CO2 en matière première précieuse et facilement valorisable sur place.

Pour s’assurer d’un bon développement de ces techniques de captation et de stockage du dioxyde de carbone dans le futur, quelques freins seront à lever. Les premiers bien sûr, sont ceux des coûts de déploiement des installations à grande échelle. Dans un premier temps, il convient d’offrir un cadre réglementaire adéquat à ces activités. Puis, de proposer une réduction des coûts aux entreprises qui souhaitent se décarboner grâce à cette technologie.

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