Captage CO2: définition, fonctionnement et exemples

Le captage du CO2 est l’une des solutions à notre portée pouvant limiter le réchauffement climatique. En quoi consiste cette technologie ?

Empreinte carbone 💭

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29/7/2022

fumée

Sommaire

Pour faire face au réchauffement climatique, il devient urgent d’agir sur nos émissions de gaz à effet de serre et tout particulièrement de carbone. Outre les mesures de réduction mises en place, nos efforts peuvent être accentués par les technologies de séquestration. C’est dans ce contexte que le captage du CO2 intervient comme une solution d’avenir pour atteindre les objectifs climatiques. 💪

Petit tour d’horizon de la situation actuelle. 👀 En 2021, l’industrie énergétique mondiale est à l’origine de 36,6 milliards de tonnes de CO2 - un chiffre en hausse de 6 % comparé à 2020. En cause ? La combustion des énergies fossiles - pétrole, gaz et charbon.

Malgré l’appel des organisations à stopper l’utilisation du charbon et à réduire l’extraction des autres énergies fossiles, certaines entreprises ne peuvent - pour le moment - pas faire autrement pour poursuivre leur activité. Les méthodes de captation du CO2 s’offrent alors à elles. Mais de quoi s’agit-il ? Comment est-il possible de stocker du carbone ? Où est-il conservé ? Toutes les réponses se trouvent dans cet article. 👋

🔎 Qu’est-ce que le captage du CO2 ?

Captage du CO2, définition 📖

Le captage du CO2 - ou CCS pour « Carbon Capture and Storage » - est le fait de séquestrer le carbone à la source - c’est-à-dire lors de sa production, avant qu’il ne soit rejeté dans l’atmosphère - pour le stocker, voire le réutiliser. 🔄

Cette technologie est considérée comme un véritable potentiel de réduction des émissions visant à atténuer le changement climatique. En effet, elle doit permettre de réduire la quantité d’émissions de CO2 rejetée par les industries - à l’origine de 36,6 milliards de tonnes en 2021 - sans modifier le moyen de production de ces dernières. 👍

De fait, ce procédé est principalement destiné aux industries les plus émettrices (centrales à charbon, raffineries, cimenterie, agro-alimentaire ou pétrochimie) dont le fonctionnement nécessite la combustion de ressources fossiles - pétrole, charbon et gaz. 🏭

Les premières installations de récupération assistée 👀

Alors que l’accélération du réchauffement climatique laisse à penser que cette technologie vient de voir le jour, elle est en réalité utilisée depuis des décennies. 

Les premières installations datent des années 1970 et 1980 :

  • d’abord au Texas dans l’optique de récupérer le CO2 issu d’usines de gaz naturel, afin de les amener aux réservoirs d’un champ pétrolier ;
  • puis en Norvège avec le projet de stockage à grande échelle - le premier au monde - situé dans le champ gazier de Sleipner faisant suite à la mise en place d’une taxe dissuasive sur le CO2. 
👋 Actuellement, 27 installations sont en activité dans le monde - majoritairement aux États-Unis - et permettent de capter 40 millions de tonnes de CO2 par an. En France, le projet Castor est considéré comme le plus important, puisqu’il a pour objectif de capturer et de stocker 10 % des rejets de CO2 en Europe.

🤔 Pourquoi capter les émissions de carbone ?

Le CO2, une menace pour l’environnement ❌

Pour rappel, le CO2 est un des cinq principaux gaz à effet de serre et est considéré comme le principal responsable du réchauffement climatique. 😱

Pourtant, à l’origine, le carbone est naturellement présent sous forme de gaz carbonique et joue un rôle essentiel dans le cycle du carbone, puisqu’il régule le climat et préserve les écosystèmes. ✅

Malheureusement, depuis la révolution industrielle, les activités humaines rejettent un trop grand nombre de CO2 dans l’atmosphère, ne permettant pas à la nature de gérer cet afflux soudain. De fait, le carbone s’accumule et déséquilibre l’effet de serre - procédé essentiel à la vie sur Terre - et est à l’origine du réchauffement de la planète et des nombreuses répercussions qui en découlent :

  • l’acidification et la montée des océans ;
  • la perte de la biodiversité marine et terrestre ;
  • l’accentuation de phénomènes météorologiques extrêmes (feux de forêt, inondations, sécheresses, canicules, etc.) ;
  • la pénurie alimentaire ;
  • l’augmentation des migrations et de la pauvreté.

Un moyen de limiter le réchauffement climatique 💪

Face aux difficultés de régulation qu’éprouve la nature, le captage et le stockage du carbone industriel semble idéal pour faire face au réchauffement climatique. En effet, l’Agence internationale de l’énergie (AIE) ainsi que la Commission européenne misent tous leurs espoirs dans cette technologie pour atteindre la neutralité carbone d’ici 2050. 🤗

👉 À titre indicatif, dans son scénario Net Zero Emission by 2050, l’AIE fixe un objectif de capture de 7,6 GT de CO2 - c’est-à-dire 20 % des émissions actuelles - d’ici 2050, date à laquelle le monde doit être neutre en carbone.

En effet, de nombreuses mesures ont été mises en place pour limiter le réchauffement climatique, à l’image de l’Accord de Paris signé en 2015 ou le paquet Fit For 55 en 2021. De fait, le captage CO2 des usines trouve sa place aux côtés d’autres mesures environnementales comme l’expansion des énergies renouvelables, l’amélioration de l’efficacité énergétique ou l’atteinte de la sobriété (énergétique comme numérique). 

Par ailleurs, le dernier rapport du GIEC paru en avril 2022 en rajoute une couche en partageant les diverses solutions à notre portée pour limiter le réchauffement climatique à + 2 °C - idéalement + 1,5 °C - d’ici la fin de la décennie. Le groupe d’experts a ainsi rappelé l’importance des nouvelles technologies dans ce combat, les qualifiants d’ « options d’atténuation essentielles » - spécifiquement pour les industries chimiques et la production du ciment. 👋

Un avantage (controversé) pour les industriels 📈

Grâce à la captation de carbone, les industriels ont la possibilité de limiter leur émission sans modifier le fonctionnement de leurs usines. En effet, comme le CO2 qu’elles émettent sera enfoui dans le sol, l’activité n’a pas besoin de s’engager dans une démarche de réduction des émissions. Ce procédé de capture est donc un moyen aisé pour les industriels de décarboner leur entreprise.

👉 Néanmoins, bien qu’étant attrapé à la source, le CO2 est tout de même rejeté et non réduit.

🧐 Comment séquestrer le CO2 ?

Les différentes technologies de captages 📝

Pour capter le CO2, il faut séparer les éléments constitutifs de la fumée - l’azote, l’oxygène et la vapeur d’eau. En effet, le CO2 ne compte que pour 5 à 15 % dans la composition de la fumée. À ce jour, il existe trois grandes techniques artificielles de captage de CO2 : 

  • la précombustion, qui implique la décarbonation du combustible fossile avant sa combustion. Transformé en un gaz de synthèse, le CO2 est capté suite à l’ajout d’un solvant. Une technologie réalisable, mais particulièrement coûteuse ;
  • l’oxycombustion, qui requiert la combustion directe du CO2 dans de l’oxygène pur au lieu de l’air. L’intérêt ? Augmenter la concentration de carbone dans les fumées afin de le capter plus facilement grâce au phénomène de condensation. En effet, la composition du flux est uniquement faite de carbone et de vapeur d’eau ;
  • la « postcombustion », qui est la plus utilisée pour capter le CO2. Cette technique est considérée comme mature - mais très énergivore. Concrètement, il s’agit de « laver » les fumées émises suite à la combustion des énergies fossiles, puis de capter le CO2 grâce à l’utilisation d’un solvant.

Les innovations technologiques 💡

Par ailleurs, de nouvelles techniques innovantes de capture de CO2 sont au stade de la recherche ou de l’expérimentation :

  • la combustion en boucle chimique, qui requiert l’utilisation de deux chaudières reliées entre elles, permettant ainsi la circulation puis l’isolation du CO2 des autres composants ;
  • le captage du CO2 directement dans l’atmosphère (DAC pour Direct Air Capture), qui fonctionne grâce à des ventilateurs installés au cœur des fumées rejetées par les usines. Ces derniers captent le CO2 - qui est 200 à 300 fois moins concentré qu’à la sortie des cheminées - avant de le stocker dans le basalte. À titre informatif, l’entreprise suisse Climeworks possède le plus grand site en Islande ;
  • le procédé d’ « émissions négatives », qui s’opère via le BECSC (Bioénergie avec captage et stockage du carbone). Cela revient à cultiver des végétaux à croissance rapide pour les brûler et produire de l’énergie, avant de les stocker dans des zones géologiques - les émissions sont négatives puisque le CO2 ne retourne pas dans l’atmosphère. On compte, en 2022, cinq installations dans le monde permettant de capturer 1,5 million de tonnes de CO2 chaque année.

🌍 Où est stocké le CO2 capturé ?

Les différents lieux de stockage du carbone 💥

Après sa capture, le GES est séché, déshydraté, voire comprimé pour pouvoir être transporté sans danger. Il est ainsi acheminé de différentes manières - bateau, train, gazoduc ou par canalisation - vers un lieu de stockage de long terme - pendant plusieurs centaines d’années. 

Trois solutions sont actuellement utilisées :

  • le stockage du CO2 dans un sous-sol profond d’environ 1 000 à 2 000 mètres. Ces zones géologiques peuvent prendre la forme de veines de charbon des gisements, d’aquifères salins profonds, de nappes phréatiques épuisées ou d’anciens réservoirs d’hydrocarbures ;
  • le stockage du CO2 peut également s’effectuer par séquestration minérale - un procédé employé par le projet CarbFix mené en Islande. Il implique la dissolution du CO2 dans l’eau - à 800 mètres de profondeur - avant l’injection du basalte. Concrètement, le carbone se transforme en roches carbonatées en moins de deux ans, alors qu’un tel processus prend en réalité plusieurs milliers d’années ;
  • le stockage du CO2 dans les fonds océaniques est encore à l’étude. Des interrogations concernent notamment l’impact sur l’acidification des océans.
👍 Le CO2 capté peut être réutilisé et valorisé dans l’optique de produire des biocarburants, des matériaux ou d’améliorer la production de pétrole et de gaz. 

D’autres solutions de stockage de CO2 existent 🙋‍♀️

Malgré les avantages qu’il procure, le captage de CO2 continue de faire débat. En effet :

  • le captage est très coûteux et compliqué à mettre en œuvre ;
  • ce procédé nécessite une grande quantité d’eau et d’énergie pour être mené à bien. Pour cause, les usines émettraient certes 80 à 90 % de CO2 en moins, mais consommeraient entre 10 et 40 % d’énergie supplémentaire ;
  • la fiabilité des zones de stockage interroge (notamment le risque de fuite suite à un événement sismique).

En définitive, il est préférable de réduire directement les émissions pour décarboner l’industrie plutôt que de les enfouir dans les sous-sols. Dès lors, la captation de carbone n’est pas l’unique solution pour limiter le réchauffement ! Il existe une méthode 100 % naturelle : celle des puits de carbone (les forêts, les océans et les sols). 

👉 À ce titre, le CO2 peut être dissous dans l’eau, fixé dans la biomasse sous forme de carbone organique (la photosynthèse), transformé en roches calcaires ou en carbone fossile.

Pour garantir l’efficacité de ces puits de carbone naturels, il convient de sauvegarder nos écosystèmes et la biodiversité qu’ils abritent en plantant des arbres, en entretenant les sols et en préservant les océans. 🌊

Bien entendu, le meilleur moyen de capter le CO2 est de ne pas en émettre. 🙋‍♀️

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Écrit par
Ines Gendre

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