Décarbonisation industrielle sacrée : La chasse au carbone commence sérieusement

Environ deux milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO₂), selon les résultats de recherche de la Smith School of Enterprise and the Environment de l’Université d’Oxford sur l’industrie de l’élimination du carbone, sont retirées de l’atmosphère chaque année. Dans 99 % des cas, cela se fait par la plantation d’arbres, tandis que le pourcentage restant concerne l’élimination du carbone par de nouvelles technologies. Selon cette recherche, en fonction de la rapidité avec laquelle l’utilisation des sources d’énergie renouvelables et des véhicules électriques croît, d’ici 2050, il sera probablement nécessaire de capturer entre sept et neuf milliards de tonnes de carbone chaque année.

La technologie est double : une méthode est la capture et le stockage biologiques du carbone, où l’environnement naturel, à savoir les forêts et les océans, extrait le carbone de l’atmosphère. L’autre méthode est artificielle : la capture et le stockage artificiels du carbone, où le carbone est extrait des processus de production et stocké dans de grands réservoirs souterrains. L’extraction biologique du carbone est bien plus importante que cette dernière, et les humains n’y jouent aucun rôle. La technologie créée par l’homme est la capture et le stockage du carbone (CDR), une forme de séquestration du carbone qui existe depuis des décennies mais qui n’est devenue cruciale dans la lutte contre le changement climatique que récemment et jouera un rôle central dans l’aide à l’atteinte de zéro carbone net d’ici 2050.

Coûteux et en développement

Les stratégies existantes pour faire face au changement climatique se concentrent principalement sur l’élimination des émissions de carbone des processus de production, tels que la génération d’électricité, le transport et les installations industrielles qui utilisent des combustibles fossiles ou de la biomasse comme combustible. Le carbone capturé est comprimé et transporté par pipeline, bateau, rail ou camion pour diverses applications ou est injecté dans des réservoirs géologiques profonds comme des champs pétroliers et gaziers épuisés et des aquifères salins. Cette technologie prend de l’ampleur, et il y a déjà plus de cinq cents projets dans le monde à différents stades de développement. La technologie de capture du carbone est très coûteuse et est encore en phase de développement, ce qui rend difficile de prédire où elle mènera et comment elle impactera l’environnement, mais l’intérêt pour le développement de cette technologie augmente, ce qui croît à mesure que les investissements dans l’énergie verte augmentent.

Par exemple, Microsoft a investi un milliard de dollars dans l’installation Orca de Climeworks, ouverte en 2021 à Reykjavik, en Islande. On estime qu’elle peut capturer jusqu’à quatre mille tonnes de carbone de l’atmosphère chaque année. L’une des manières innovantes de stocker le carbone est à travers des aquifères salins profonds, de grandes roches sédimentaires souterraines remplies d’eau salée. Ces aquifères ont le plus grand potentiel de stockage de carbone par rapport à toutes les autres méthodes, et le carbone peut y être stocké de manière permanente. Un de ces aquifères, Endurance, est situé à 1600 mètres sous le fond de la mer du Nord près de la côte du Royaume-Uni. Il est aussi grand que l’île de Manhattan et aussi haut que The Shard à Londres ou l’Empire State Building à New York, permettant l’injection de grandes quantités de carbone et son stockage sûr pendant des milliers d’années.

À la fois eau et air

Aux États-Unis, de grands aquifères salins sont de plus en plus utilisés pour le stockage du carbone. Au cours de trois ans, plus de 450 mille tonnes de carbone capturé d’une installation de production pilote ont été stockées dans le cadre du projet ‘Citronelle’ en Alabama.

Parmi les technologies de capture du carbone figurent d’énormes filtres à air développés en Chine. Ces tours à air purifient l’air en l’aspirant dans une chambre en verre chauffée par l’énergie solaire, créant un effet de serre. L’air chaud est ensuite injecté à travers une série de filtres dans la tour avant que l’air purifié ne soit renvoyé dans l’atmosphère. Une de ces tours massives à Xi’an nettoie apparemment des millions de mètres cubes d’air par jour. Les entreprises chinoises qui produisent actuellement ces tours de manière expérimentale travaillent à en développer des encore plus grandes, dont une seule pourrait nettoyer suffisamment d’air pour une petite ville chaque jour.

Parmi les dernières technologies de capture du carbone figurent des liquides ioniques, qui sont très efficaces en raison de leur structure moléculaire qui permet une plus grande absorption du carbone. Les scientifiques croient que le raffinage d’un tel liquide pourrait permettre un meilleur contrôle dans le processus d’ingénierie chimique et la durabilité environnementale.

Capture directe

DAC, qui capture le carbone directement de l’air et le stocke en toute sécurité dans l’environnement naturel, diffère des technologies mentionnées précédemment. Cette technologie utilise un système mécanique pour aspirer l’air atmosphérique dont le carbone est extrait à travers une série de réactions chimiques, et le reste de l’air est renvoyé dans l’environnement. C’est la plus coûteuse à mettre en œuvre car le carbone dans l’atmosphère est beaucoup plus dilué que, par exemple, dans la fumée d’une centrale électrique ou d’une cimenterie, ce qui augmente les besoins énergétiques et les coûts. Cependant, les innovations dans l’utilisation du carbone, y compris les carburants synthétiques pour les avions actuellement en développement qui utilisent du carbone et de l’hydrogène de l’air, pourraient réduire les coûts et créer un marché pour DAC. Jusqu’à présent, vingt-sept de ces installations ont été lancées dans le monde, avec 130 autres à différents stades de développement. Des entreprises majeures comme Siemens Energy et General Electric, ainsi que la startup mentionnée Climeworks, travaillent à leur développement.

Cette startup suisse est l’une des premières entreprises à avoir construit une installation commerciale pour la capture directe du carbone de l’air, qui a ouvert en Suisse en 2017. L’entreprise améliore maintenant cette technologie et prévoit de construire une installation de troisième génération en Louisiane, aux États-Unis. Les deux premières installations de Climeworks (en Islande et en Suisse) peuvent capturer un total d’environ 40 mille tonnes de carbone de l’air chaque année, ce qui représente environ un pour cent des émissions d’une centrale à charbon. Selon le co-fondateur et PDG de l’entreprise Jan Wurzbacher, la dernière technologie de Climeworks sera capable de capturer plusieurs millions de tonnes de carbone chaque année d’ici 2030 et un milliard de tonnes d’ici 2050. L’entreprise affirme que ses innovations réduiront le coût de la capture du carbone de l’actuel 1500 dollars par tonne à environ 800 dollars d’ici 2027 et à moins de 600 dollars d’ici 2030.

Une technologie similaire pour capturer le carbone de l’espace a été conçue par Airbus en collaboration avec l’Agence spatiale européenne. Son module DAC10 a été développé au Centre d’aéronautique appliquée (ZAL) à Hambourg et est utilisé pour nettoyer le dioxyde de carbone de l’air sur la Station spatiale internationale (ISS). Cette technologie, après avoir prouvé son succès dans l’espace, est maintenant également utilisée pour convertir le carbone en engrais, carburants et matériaux négatifs en carbone. Suite à l’utilisation réussie de DAC sur l’ISS et dans des sous-marins, le département d’innovation Scale d’Airbus explore actuellement comment cette technologie pourrait être appliquée dans des industries qui utilisent ou produisent du carbone dans leurs processus de fabrication.

Pratique croate

La réduction des émissions de carbone est une partie clé de la lutte contre le changement climatique, et selon l’Accord de Paris, l’Union européenne s’est engagée à limiter le réchauffement climatique et a fixé un objectif de zéro émission nette en réduisant les gaz à effet de serre d’ici 2050. En conséquence, elle a introduit un programme de certification pour l’élimination du carbone, qui a été approuvé par le Parlement européen en avril de cette année. Des règles de certification ont été établies pour la séquestration du carbone dans l’agriculture, l’élimination industrielle du carbone et son incorporation dans des produits et matériaux durables. À la fin mai, la loi européenne sur l’industrie zéro émission nette (NZIA) a également été adoptée, qui est une loi pour la décarbonisation complète de l’industrie qui, entre autres, exige des producteurs de pétrole qu’ils initient le développement d’infrastructures pour la capture et le stockage du carbone. Les installations industrielles en Croatie devront également s’y conformer. L’une des plus grandes entreprises de Croatie, INA, s’est depuis longtemps préparée à cela car elle applique depuis dix ans la méthode de récupération améliorée du pétrole (EOR), qui consiste à injecter du CO₂ dans des champs pétroliers, affectant ainsi les interactions chimiques et physiques à l’intérieur et améliorant l’extraction des fluides.

– INA a commencé à injecter du dioxyde de carbone dans des champs pétroliers épuisés en 2014, d’abord dans le champ pétrolier d’Ivanić, puis un an plus tard dans la partie nord du champ pétrolier de Žutica. Dans la partie sud du champ de Žutica, l’injection de CO₂ a commencé en 2020. Environ 190 millions d’euros ont été investis dans le projet jusqu’à présent. Sans le projet EOR, tout le dioxyde de carbone mentionné aurait été libéré dans l’atmosphère, mais maintenant la majorité reste stockée de manière permanente dans le réservoir. Ce projet est donc extrêmement important d’un point de vue environnemental pour la Croatie et la région, affirment les responsables d’INA.

Un exemple pour les autres

Le projet d’INA a été reconnu en octobre 2021 pour sa contribution à la protection de l’environnement et au développement durable, décerné par le ministère de l’Économie et du Développement durable dans le cadre de la Conférence sur l’avenir de l’Europe. INA a également remporté un prix pour le projet EOR dans la catégorie ‘Processus pour l’application réussie de solutions innovantes dans les méthodes de processus et de production qui protègent l’environnement et promeuvent le développement durable’.

– Cette reconnaissance reflète l’expérience étendue d’INA dans les domaines de l’extraction, de l’utilisation et du stockage du dioxyde de carbone. Le projet a également été inclus dans les meilleures pratiques pour l’atténuation du changement climatique par la Chambre de commerce internationale du Royaume-Uni, étant le seul projet de Croatie. L’expérience de ce projet peut être utilisée dans la transition vers la méthode CCS, ou le modèle commercial de capture du CO₂ à partir de grandes installations industrielles et son injection et stockage permanent dans des champs pétroliers et gaziers épuisés, pour atteindre les objectifs fixés de la stratégie à faible émission de carbone en Croatie et dans l’Union européenne, affirment les responsables d’INA.

L’entreprise travaille sur des analyses techniques des possibilités d’élimination permanente du CO₂ pour être prête à mettre en œuvre les nouvelles réglementations de l’UE. Des scénarios pour le stockage permanent de CO₂ dans des structures géologiques sur terre et en mer sont envisagés, ce qui inclut l’utilisation d’infrastructures existantes. Différentes technologies peuvent être utilisées pour cela, et à ce moment, INA compare les avantages et les inconvénients de plusieurs options différentes. Étant donné que la mise en œuvre des projets CCS nécessitera des investissements significatifs, un cadre réglementaire favorable et des programmes d’incitation au niveau de l’État et de l’UE sont nécessaires. Parmi les entreprises qui devront subir une certification d’élimination du carbone se trouve Enna, mais cette entreprise déclare qu’il est encore trop tôt pour une réponse plus concrète à la demande des médias, car il ne s’agit que d’un accord sur un cadre au niveau des organes de l’Union européenne.