Le changement climatique domine les débats cette semaine lors de la COP26 à Glasgow en 2021, où les dirigeants mondiaux se réunissent.
De nombreuses discussions portent sur les technologies de lutte contre le carbone, comme la capture, le stockage, la conversion et la séquestration du CO₂, le principal gaz à effet de serre émis. Ces solutions pourraient-ils réduire significativement les émissions ? Voici un décryptage clair de ces termes, de leur état actuel et de leur mise en œuvre pratique.
Le captage du carbone consiste principalement à extraire le dioxyde de carbone (CO₂) des fumées industrielles, comme celles des centrales thermiques au charbon, pétrole ou gaz, ou des usines de production.
Il inclut aussi la capture directe dans l'atmosphère, appelée élimination du CO₂ (CDR) ou capture directe de l'air (DAC).
Les fumées industrielles contiennent 10 à 15 % de CO₂, contre seulement 400 à 450 ppm (0,04 %) dans l'atmosphère. « Dans l'air, le CO₂ est très dilué pour la capture », explique Harry Atwater, professeur de physique appliquée et de science des matériaux au California Institute of Technology. « Il faut des méthodes ingénieuses pour le capturer et le concentrer en flux pur. »
La société suisse Climeworks pionnière dans ce domaine déploie en Europe des installations utilisant des ventilateurs pour filtrer le CO₂ de l'air, puis le chauffer et l'injecter sous terre.
Carbon Engineering, quant à elle, utilise un produit chimique basique comme l'hydroxyde de potassium pour lier le CO₂ acide.
« Plusieurs technologies de DAC sont à l'étude, y compris la capture dans les océans », ajoute Atwater, impliqué dans un projet financé par le Département de l'Énergie américain via ARPA-E.
Les rapports des Académies nationales soulignent que ces technologies d'élimination active du CO₂ doivent être considérées comme des solutions essentielles contre le climat.
« Séparer le CO₂ des autres gaz est clé, mais il faut ensuite le stocker », note Peter Kelemen, professeur de sciences de la Terre à l'Université Columbia.
Pour Kelemen, stockage et séquestration sont quasi-synonymes, la seconde impliquant un confinement permanent, comme le stockage géologique. Le projet norvégien Sleipner injecte du CO₂ dense sous le fond marin.
Cependant, le principal marché reste la récupération assistée des hydrocarbures (EOR), où le CO₂ est injecté dans des champs pétroliers pour en extraire plus. Atwater met en garde : certaines firmes de fracturation hydraulique se disent "négatives en carbone net", mais elles libèrent du méthane, un puissant gaz à effet de serre. Il faut évaluer l'impact global.
L'Islande combine Climeworks et CarbFix : le CO₂ capturé est injecté sous terre et minéralisé en carbonates stables (calcite, magnésite), stockés des millénaires.
« Cela assure une stabilité géologique sans risque de fuite », souligne Atwater. « CarbFix maîtrise la réaction formant ces carbonates solides. »
Mieux que l'enfouissement pur, la conversion en produits commercialisables est idéale. Des chercheurs intègrent du carbone solide dans l'acier ou le ciment – secteurs polluants. « Transformer les émissions passées en composites ou fibres de carbone offrirait un stockage indéfini », propose Atwater.
Autre piste : carburants synthétiques. En inversant la combustion, on recycle CO₂ et eau en hydrogène via énergie solaire, comme dans la Liquid Sunlight Alliance d'Atwater (soutenue par le Département de l'Énergie). Idéal pour l'aviation ou l'acier.
« Du carburant réacteur recyclable : zéro carbone net, car combustion = capture », explique-t-il. Twelve (Bay Area) et Atmosfair (Allemagne, cliente Lufthansa) produisent déjà tels carburants.
Les experts doivent arbitrer entre options pour retirer le CO₂. Même le reboisement pose problèmes : concurrence avec l'agriculture, instabilité politique, et absorption limitée une fois mature, note Kelemen.
Le coût freine la CCS : sans prix mondial du carbone/tonne, les citoyens paieraient. Les crédits carbone explosent (gigatonnes demandées, kilotonnes offertes), dixit Atwater.
Les technologies naissent, sans infrastructure gigatonique. « Il faut créer carburants, chimie, matériaux pour les grands marchés comme ciment ou acier », insiste-t-il.
Souvent controversées (aideraient-elles les fossiles ?), elles complètent décarbonation et électrification. Pour secteurs "indécarbonables", elles transforment les émissions en ressources.
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