Les multiples facettes de la valorisation du CO2 

Valorisation du CO2 chimique : définition

Procédés de conversion chimique

Le dioxyde de carbone peut être utilisé et valorisé pour ses propriétés chimiques. Ainsi, il est par exemple employé pour remplacer des hydrocarbures grâce à des procédés variés : hydrogénation, reformage ou électrolyse.

Dans l’industrie chimique, on peut aussi valoriser le CO2 en l’utilisant dans la production d’urée pour les engrais azotés employés dans l’agriculture.

Le CO2 est aussi une matière première pour fabriquer l’acide salicylique qui entre dans la composition d’un médicament proche de l’aspirine.

On retrouve également le dioxyde de carbone dans les secrets de fabrication de matières plastiques grâce au processus de polymérisation du CO2. 

Utilisation du CO2 dans l'industrie

Nous l’avons vu, grâce aux procédés chimiques, le CO2 peut être employé à plusieurs fins pour concevoir des produits dérivés.

Les thermoplastiques en sont une bonne illustration. À partir de cette nouvelle matière issue du CO2, on peut alors créer des verres de lunettes, des CD ou DVD.

De même, il est possible de fabriquer des carbonates ou bicarbonates avec du CO2 qui sont ensuite utilisés dans l’industrie chimique.

Les mousses plastiques utilisées pour remplir les canapés peuvent également être issues de la valorisation du CO2. Elles sont le fruit de la synthèse de polyols.

Enfin, la valorisation du CO2 permet de réduire la dépendance aux énergies fossiles dans la mesure où on peut créer des carburants ou du méthane synthétiques à partir de la réduction du CO2.

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Valorisation du co2 : Le cas biologique

Photosynthèse artificielle et stockage carbone

L’autre technique de valorisation du CO2 est dite biologique. Il s’agit de la transformation des molécules de CO2 par des organismes vivants. Ainsi, on peut valoriser le CO2 à travers le phénomène de photosynthèse.

La photosynthèse désigne l’action d'absorption du CO2 par les plantes en utilisant l’énergie solaire. En “digérant” le CO2, les plantes le convertissent en glucose et libèrent aussi de l’oxygène. Ce phénomène participe à la croissance des plantes.

Différentes techniques sont actuellement en cours d’études pour recréer artificiellement ce phénomène de photosynthèse. L’objectif de ces recherches est de trouver d’autres alternatives pour capturer efficacement le CO2.

Ainsi, on peut citer le travail de chercheurs qui étudient la photocatalyse. Il s’agit d’une technique de transformation de CO2 avec la lumière solaire à l’aide de catalyseurs. D’autres travaux portent également sur ce qu’on nomme les biopiles solaires qui imitent la photosynthèse grâce à des organismes lumineux. Ces biopiles convertissent la lumière solaire en électricité tout en digérant le CO2. 

Utilisation de micro-organismes pour la conversion du CO2 

Une autre façon de valoriser le CO2 de façon biologique passe par l’utilisation de microalgues. Ces dernières ont besoin de CO2 pour se développer et elles en consomment un grand nombre.

Ainsi, la culture de microalgues se développe car elle permet d’absorber une grande quantité de CO2. Ensuite, la biomasse produite par les micro-algues peut être utilisée à plusieurs escients.

Les industries agro-alimentaires et pharmaceutiques en sont demandeuses. Par exemple, cette biomasse peut être utilisée pour réaliser des produits alimentaires, des produits de substitution aux pesticides ou encore des algocarburants. 

Ainsi, on est dans une situation vertueuse : le CO2 qui se trouve en trop grand nombre sur Terre est absorbé et permet de créer de nouvelles matières premières.

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Valoriser CO2 : Le cas des énergies

Procédés de conversion énergétique

Le CO2 est enfin valorisé pour ses qualités physiques dans le domaine de l’énergie. Par exemple, il sert à récupérer le pétrole ou le gaz naturel en sous-sol. Du CO2 est injecté dans les puits de pétrole matures pour entraîner la remontée de celui-ci.

L’injection de dioxyde de carbone permet d’augmenter la pression dans les réservoirs de pétrole. Cette technique, aussi nommée récupération assistée des hydrocarbures (RAH) permet d’augmenter la récupération des hydrocarbures de 7 à 23%. L’extraction est alors plus facile et de meilleure qualité. Environ 50 mégatonnes de dioxyde de carbone sont utilisées à cet escient chaque année. 

Une technique similaire est utile dans les systèmes de chauffage fonctionnant avec la géothermie profonde. Le CO2 est introduit dans les systèmes pour permettre aux eaux chaudes de remonter à la surface.

Cette solution technique est parfaite pour débloquer des situations où les températures du réservoir sont trop basses. C’est un atout pour permettre le déploiement de la géothermie dans des régions où l’on soupçonne que cela ne peut pas fonctionner en raison des températures peu élevées des sous-sols.

Avantages et défis techniques

La valorisation du CO2 au travers de cette technique d’injection de dioxyde de carbone a de nombreux avantages.

En qui concerne le pétrole, c’est un atout pour améliorer la récupération de ce produit. Dans le même temps, c’est aussi un moyen de valoriser le CO2 existant en le séquestrant et donc de réduire les émissions nettes de gaz à effet de serre.

En revanche, il reste des défis techniques à relever pour le déploiement de cette technique. D’abord, le coût de cette méthode est important : de la capture jusqu’à l’injection du CO2. De plus, tous les gisements de pétrole ne peuvent pas bénéficier de cette méthode. Cela nécessite des gisements matures.

En ce qui concerne la technique d’injection du CO2 dans la géothermie, elle va permettre d’étendre les zones où l’on peut utiliser cette méthode de chauffage. Il faudra cependant se frotter au coût de ce dispositif encore peu accessible. Enfin, il est nécessaire de bien gérer le processus pour éviter les problèmes éventuels liés à la pression du gaz (sismicité induite).

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Différentes voies de valorisation du CO2 : enjeux réglementaires et économiques

Cadre réglementaire

Nous l’avons vu, la valorisation du dioxyde de carbone est une pratique vertueuse a bien des égards. Entre production de matières premières, réduction des émissions de gaz à effet de serre ou encore utilisation du CO2 excédentaire de l’industrie. 

C’est pourquoi il est nécessaire que toutes ces pratiques soient encadrées et ou encouragées par une législation adéquate.

La France, par exemple, signataire de l’Accord de Paris, s’est engagée à limiter le réchauffement climatique au-dessous de 2°C par rapport à l’époque pré-industrielle. La valorisation du CO2 est une solution parmi d’autres pour respecter cet engagement en utilisant le dioxyde de carbone émis et en le transformant en ressources.

Au niveau industriel, le pacte vert pour l’Europe propose des mesures pour engager l’Union Européenne sur la voie de la transition écologique. Ainsi, plusieurs axes de ce pacte incitent les entreprises à réduire leurs émissions de carbone (taxes carbones, quota d’émissions de CO2…)

Aspects économiques et incitations lié à la valorisation du co2

Il existe une diversité des procédés pour valoriser le CO2. Certaines de ces techniques sont matures, d’autres font face à des enjeux économiques. En effet, pour être utilisé sur le long terme, ce type de valorisation doit être efficace et économiquement viable.

Certaines techniques permettent d’aboutir à la production d’énergie ou à des produits valorisables. D’autres sont utiles uniquement pour stocker le CO2. Il convient donc d’étudier quelles innovations doivent être mises en avant.

En France, à titre d’exemple, la technique de récupération assistée de la chaleur géothermique à l’aide du CO2 est une technologie qui va s'industrialiser à l’horizon 2030, aidée par les dispositifs d’incitation de réduction des émissions de CO2 pour les particuliers et les entreprises.

Globalement, de nombreuses voies de transformation du CO2 s’ouvrent dans les prochaines années, à mesure que les techniques s’industrialisent. La fabrication de matériaux de construction à partir du CO2 minéralisé est une autre alternative (briques ou ciment).

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