Bilan

Le CO₂ devient une matière première

On peut capter le dioxyde de carbone de l’air pour diminuer l’effet de serre. A condition que cela soit économiquement viable, c’est-à-dire que ce CO₂ devienne une ressource.
  • La seconde installation de Climeworks, en Islande, stocke le CO2 dans des roches souterraines.

    Crédits: Arni Saeberg
  • A Hinwil, près de Zurich, l’installation commerciale de Climeworks capte le CO2 et le réinjecte dans des serres voisines.

    Crédits: Gaetan Bally/Keystone
  • A l’EPFL, Marcel Schreier a réussi à créer un catalyseur bon marché qui casse le CO2 afin de faire des hydrocarbures.

     

    Crédits: Dr

En juillet dernier, alors que les climatologues reliaient la canicule au réchauffement climatique, le CO₂, le gaz tenu comme le principal responsable de l’effet de serre qui augmente les températures, était en pénurie dans les industries européennes. Faute d’une production suffisante, des brasseurs comme Heineken, des producteurs de sodas comme Coca-Cola et d’autres utilisateurs dans l’agroalimentaire ont dû réduire leur production.

Cette pénurie de CO₂ est vite passée. Mais elle suggère que, s’il y a trop de gaz carbonique émis dans l’atmosphère, il pourrait se révéler utile de le capter et de le valoriser? C’est ce que s’emploient à faire des chercheurs et des entreprises. D’autant plus que les perspectives de valorisation du CO₂ dépassent le seul usage agroalimentaire. 

Les défis sont à la fois techniques et économiques. Même si le CO₂ est passé de 344 parties par million (ppm) en 1984 à 407 ppm en juillet dernier, cela ne représente toujours que 0,04% de l’atmosphère. Il reste difficile de capter une substance diluée et de la concentrer. Logiquement, les systèmes de capture de CO₂ se sont donc d’abord approchés des installations industrielles fortement émettrices telles que cimenteries, raffineries, etc. pour capter les fumées.

Même dans cette configuration, cela restait extrêmement coûteux. En Norvège, le gigantesque projet de Mongstad pour la capture et le stockage du CO₂ émis par une raffinerie et une centrale à gaz a englouti plus d’un milliard d’euros avant d’être finalement abandonné en 2013 en tant qu’installation industrielle, même si des recherches s’y poursuivent. 

Beaucoup plus modestement, des startups ont construit des modèles qui incluent la valorisation du CO₂ et la modularité. En partant de petites unités, elles ont la possibilité de croître en fonction de la viabilité économique des projets. C’est le cas de Carbon Clean Solutions en Inde ou de Net Power aux Etats-Unis. D’autres sont allées encore plus loin avec des technologies capables de capter le CO₂ dans l’air ambiant comme Carbon Engineering au Canada, Global Thermostat aux Etats-Unis et Climeworks en Suisse. 

Fondée en 2009 sur la base de recherches menées à l’ETHZ, Climeworks a développé un module qui aspire l’air et des filtres qui retiennent le carbone. Il y a un an, elle a construit à Hinwil, près de Zurich, la première installation commerciale. Avec ses 18 modules, elle a depuis retiré 900 tonnes de l’atmosphère et les a réinjectées dans une serre voisine pour fertiliser la culture de légumes. L’entreprise a construit une seconde installation en Islande, dans le cadre du projet CarbFix2 en collaboration avec Reykjavik Energy, pour cette fois stocker le CO₂ dans des roches souterraines. 

Une troisième installation est prévue pour novembre mais les deux premières soulignent les conditions dans lesquelles ces technologies sont viables économiquement. A Hinwil, le système bénéficie de l’énergie quasi gratuite produite par la récupération de la chaleur perdue d’une déchetterie voisine et en Islande de la géothermie. Qui plus est, le premier projet, neutre en émissions de carbone,
a la clientèle de la serre.

Le second, négatif en CO₂, reçoit le financement d’ONG ou d’individus sensibilisés comme les éco-aventuriers Robert et Barney Swan, qui ont compensé les émissions de leur avion pour l’Antarctique avant d’atteindre le pôle Sud en n’utilisant que des énergies renouvelables. 

Naturellement, même si Climeworks se prépare à l’élargir, ce marché de la compensation carbone reste dérisoire vis-à-vis des près de 40 milliards de tonnes de CO2 émises par an dans le monde. C’est la raison pour laquelle la valorisation de ce gaz est centrale, et partant, son prix. 

Porte-parole de Climeworks, Louise Charles explique que la tonne de CO₂ produite par l’entreprise vaut entre 600 et 800 francs pour la génération 1 de la technologie. «Nous prévoyons huit générations et un  prix de 100 francs la tonne pour la dernière avec un objectif de 200 francs d’ici deux à trois ans.» Cette évolution est critique. D’abord, la tonne de CO₂ industriel pour l’agroalimentaire est vendue aujourd’hui de l’ordre de 100 à 200 euros pour des serres et un peu plus pour les sodas. 100 euros, c’est aussi le prix anticipé pour les droits d’émissions échangés sur la Bourse européenne du CO₂ à l’horizon 2030. 

Des perspectives en milliards

Reste que même si cette bourse a beaucoup augmenté cette année, la tonne de CO₂ n’y vaut encore que 17,80 euros. Et l’ensemble du marché européen du CO₂ à usage agroalimentaire ne pèse que 20 millions de tonnes. Pour être valorisé, le CO₂ capté a besoin d’autres débouchés. Ils sont à bout touchant avec cette fois des perspectives en milliards (de tonnes et de dollars). 

Climeworks, qui a aussi une collaboration avec Audi, est ainsi impliquée dans trois projets européens indiquant l’avenir potentiel de la valorisation du CO₂. Store&go vise à convertir l’électricité renouvelable surabondante par intermittence en hydrogène puis, en l’associant à du CO₂, en méthane de synthèse (utilisable comme le gaz naturel). Le projet Celbicon cherche, lui, à transformer le CO₂ en produits chimiques. Kopernikus ajoute l’objectif de produire des carburants. 

«A condition d’utiliser de l’électricité renouvelable, on peut parfaitement produire des carburants et d’autres produits chimiques intéressants à partir de CO₂ capté dans l’atmosphère», explique Marcel Schreier. Le scientifique est ainsi parvenu l’an dernier, à l’EPFL, à créer un catalyseur bon marché (en cuivre et en étain) qui casse le CO₂ pour produire du monoxyde de carbone, lequel, associé à de l’hydrogène, permet de faire des hydrocarbures.

Marcel Schreier poursuit maintenant ses recherches pour améliorer ces processus au MIT, en collaboration avec des géants de l’industrie pétrolière. Eux s’intéressent en effet à ce système neutre sur le plan carbone qui permet de conserver les infrastructures actuelles de distribution. Le défi reste gigantesque mais sa rationalité technique et économique le rend plus probable que les promesses politiques sans lendemain qui se suivent de Kyoto à Paris.

Fabrice Delaye
Fabrice Delaye

JOURNALISTE

Lui écrire

Fabrice Delaye a découvert Internet le 18 juillet 1994 sur les écrans des inventeurs du Web au CERN. La NASA diffusait ce jour-là les images prises quasi en direct par Hubble de la collision de la comète Shoemaker-Levy sur la planète Jupiter…Fasciné, il suit depuis ses intuitions sur les autoroutes de l’information, les sentiers de traverse de la biologie et étend ses explorations de la microélectronique aux infrastructures géantes de l’énergie.

L’idée ? Montrer aux lecteurs de Bilan les labos qui fabriquent notre futur immédiat; éclairer les bases créatives de notre économie. Responsable de la rubrique techno de Bilan depuis 2006 après avoir été correspondant de L’Agefi aux Etats-Unis en association avec la Technology Review du MIT, Fabrice Delaye est diplômé de l’Institut d’Etudes Politiques de Paris et de l’EPFL.

Membre du jury des SwissICT Awards, du comité éditorial de la conférence Lift et expert auprès de TA-Swiss à l’Académie Suisse des Arts et des Sciences, Fabrice Delaye est l’auteur de la première biographie du président de l’EPFL, Patrick Aebischer.

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