Si le dernier rapport du GIEC nous a appris quelque chose, c'est qu'il est temps de faire face au changement climatique dès maintenant. Et bien qu'il soit absolument crucial de réduire la quantité de combustibles fossiles que nous utilisons, il ne fait aucun doute qu'une partie du dioxyde de carbone présent dans notre atmosphère devra être aspirée d'une manière ou d'une autre. C'est là qu'interviennent la capture et la séquestration du carbone.
La capture et la séquestration du carbone, souvent appelées CSC, est le processus par lequel le CO2 peut être aspiré par des sources telles que les cheminées des centrales électriques ou, dans certains cas, même par l'atmosphère grâce à la capture directe de l'air. Ensuite, le carbone est emprisonné de façon permanente, souvent sous terre, par séquestration.
Cependant, il existe une autre voie potentielle pour capturer le dioxyde de carbone :le réutiliser pour un autre produit. Et dans un monde où des économies circulaires basées sur la réutilisation d'un maximum de matière sont nécessaires, beaucoup explorent une seconde vie pour les émissions de gaz à effet de serre.
"La capture du carbone est certainement un moyen d'éliminer le CO2 de l'atmosphère », explique Daniel Sanchez, spécialiste adjoint de la vulgarisation coopérative au département des sciences, des politiques et de la gestion de l'environnement à l'UC Berkeley. «Nous pouvons faire beaucoup plus avec cela, cependant. Nous pouvons réduire les émissions et nous pouvons recycler les émissions. »
Mais de nombreuses questions subsistent quant à la manière dont le dioxyde de carbone peut être réutilisé et si cela en vaut vraiment la peine pour le climat.
En 2017, un groupe de chercheurs a découvert que pour rester sous une élévation de 2 degrés Celsius au-dessus des températures préindustrielles d'ici 2050, le monde devrait éviter d'émettre environ 800 gigatonnes de carbone au cours des trois prochaines décennies. Même avec des réductions d'émissions, un morceau d'environ 120 à 160 gigatonnes de CO2 devra être séquestré jusqu'en 2050, et plus encore après.
Cependant, il n'y a pas beaucoup d'incitation économique à enfouir des charges et des charges de carbone profondément sous la terre ou la mer. Entrez dans la capture et l'utilisation du carbone (CCU), qui transforme ces gaz rejetés en produits commercialisables.
Il existe plusieurs façons de commercialiser et de réutiliser le carbone capturé, en commençant par l'utilisation directe ou la non-conversion. Il s'agit d'une méthode dans laquelle le dioxyde de carbone n'est pas chimiquement modifié. Certaines formes courantes d'utilisation directe consistent à canaliser le gaz dans les serres, à le concentrer sous forme d'engrais et à le transformer en solvant pour la décaféination ou le nettoyage à sec.
Mais la manière la plus courante de réutiliser le dioxyde de carbone sans conversion est la récupération assistée du pétrole. La récupération assistée du pétrole (EOR) est le processus par lequel du dioxyde de carbone est injecté dans un champ pétrolifère existant pour, grâce à une pression accrue, expulser encore plus de pétrole. (Le monde produit 500 000 barils de pétrole chaque jour avec cette méthode, selon une analyse de 2018.) Théoriquement, si une partie du dioxyde de carbone reste sous le sol et que le reste est récupéré et réinjecté dans le processus, le pétrole pourrait être " négatif en carbone. Bien sûr, la combustion du pétrole libère toujours du dioxyde de carbone dans l'atmosphère, de sorte que l'équilibre dépend de l'origine du gaz dans le processus EOR et de qui obtient le crédit pour le stockage.
Au-delà de la simple utilisation du dioxyde de carbone tel quel, les émissions peuvent être converties en produits comme le méthane, le méthanol, l'essence, les polymères plastiques, le ciment et le béton. Dans certains cas, le carbone capturé dans ces produits peut être maintenu hors de l'atmosphère pendant, théoriquement, jusqu'à des siècles.
Mais quelle que soit la manière dont le carbone capturé est utilisé, ces émissions reviendront probablement un jour dans l'atmosphère, ce qui a conduit à de nombreux débats sur la question de savoir si et comment ces technologies devraient être utilisées contre le changement climatique.
Le mois dernier, une étude publiée dans la revue OnEarth a décomposé le cycle de vie des émissions et l'état de préparation de la technologie de dizaines de voies CCU différentes pour déterminer si l'une d'entre elles pourrait potentiellement atteindre les objectifs mondiaux de réduction de moitié des émissions de carbone d'ici 2030 et atteindre le zéro net d'ici 2050. Après avoir examiné d'où provenait le dioxyde de carbone (atmosphérique, biogénique ou d'origine naturelle à partir de plantes, de combustibles fossiles ou d'une combinaison de combustibles biogéniques et fossiles) et ce qu'il est devenu (utilisation directe, carburants et produits chimiques, carbonates minéraux et matériaux de construction, ou récupération assistée des hydrocarbures), seule une poignée de respectaient les conditions de l'Accord de Paris de 2030. Un seul fonctionnerait avec la référence 2050.
Ce que les chercheurs ont découvert, c'est que les technologies qui s'alignent sur les objectifs de 2030 utilisent le dioxyde de carbone d'une usine de biogaz pour enrichir les serres agricoles, le dioxyde de carbone biogénique pour fabriquer des matériaux de construction, les gaz de combustion capturés directement pour, encore une fois, fabriquer des matériaux de construction et de l'oxygène basique. gaz de four pour produire de l'urée, qui peut être utilisée dans les engrais et les produits commerciaux. L'EOR, quant à lui, n'atteint les objectifs de Paris que dans des circonstances très spécifiques où le CO2 est utilisé directement et que pas plus de deux barils de pétrole sont produits par tonne de carbone injecté.
"Il n'y a que très peu de ces itinéraires CCU qui sont compatibles en 2030, ou parce qu'ils ne sont pas prêts à temps", explique Kleijne de Kleijne, auteur de l'étude et doctorant à l'Université Radboud de Nimègue aux Pays-Bas. "Ils sont encore à un faible niveau de maturité technologique."
Passez à la vision de l'Accord de Paris pour 2050, et un seul type de CCU fait la différence :des blocs de construction utilisant un flux purifié de CO biogénique2 . "Parce que le CO2 n'est pas stocké en permanence dans des carburants ou des produits chimiques, ces produits ne peuvent être strictement compatibles avec Paris que lorsque le CO2 est d'origine biogénique ou atmosphérique et aucune émission n'est associée aux processus de capture et de conversion », écrivent les auteurs.
Mais les objectifs de Paris sont incroyablement difficiles à atteindre, dit Sanchez. Considérant à quel point il sera généralement difficile pour le monde de maintenir le changement climatique en dessous d'une hausse de 1,5 degré Celsius, et à quel point nous sommes actuellement loin de la bonne voie, la barre est extrêmement haute.
"[CCU] peut se substituer à d'autres alternatives à forte intensité fossile. Cela peut nous aider à réduire les émissions, mais cela n'élimine pas le carbone de l'atmosphère », déclare Sanchez. "Cela maintient le carbone dans l'économie." Sans stockage à long terme, note-t-il, il est pratiquement impossible de parvenir à zéro émission.
Il existe deux autres arguments majeurs en faveur de la mise sous tension de la CCU. La première est qu'en recyclant le dioxyde de carbone à des fins pour lesquelles nous nous tournerions généralement vers les combustibles fossiles, nous gardons davantage de combustibles fossiles enfouis profondément sous le sol et hors de l'atmosphère.
Compte tenu du nombre d'industries qui ont du mal à se décarboniser rapidement, il semble d'autant plus important de trouver des moyens de maintenir l'économie en vie sans toute la dégradation environnementale liée à l'extraction de plus de combustibles fossiles. Une étude dans la revue Nature l'année dernière a montré que pour avoir ne serait-ce qu'une chance sur deux d'atteindre les objectifs de l'Accord de Paris, 58 % du pétrole, 59 % du gaz fossile et 89 % du charbon de la planète doivent rester dans le sol. "Un investissement supplémentaire dans l'extraction de combustibles fossiles n'est pas compatible [avec l'atténuation du changement climatique], comme le montre cette recherche", a déclaré Steve Pye, co-auteur et chercheur en systèmes énergétiques de l'University College London, à PopSci. en septembre.
La deuxième raison est que même si nous étions en mesure de convertir l'énergie mondiale à près de zéro net du jour au lendemain, nous dépendrions probablement encore de la capture et de la séquestration du carbone pour extraire le carbone existant de l'atmosphère afin de contrôler le climat (le CO2 atmosphérique actuel les niveaux sont de 419,03 parties par million, par rapport aux niveaux préindustriels d'environ 260 à 270 parties par million). Dans certains cas, la CCU peut être utilisée comme un tremplin vers des technologies de séquestration du carbone plus permanentes.
"Il y a une conversation vraiment intéressante et plus nuancée autour de [CCU]", Dit Sanchez. "Peut-être que le net de toutes les émissions positives et de toutes les émissions négatives doit être inférieur ou égal à zéro. Mais toutes les [technologies] n'ont pas besoin d'être égales à zéro. »
