Climat : Capter le CO2 dans l’air, une piste solide pour atteindre la neutralité carbone ?

TECHNOLOGIE En Islande, la start-up suisse Climeworks vient d’ouvrir Orca, une usine qui capte le CO2 dans l’air ambiant pour le stocker dans le sol. 4.000 tonnes par an seront retirées de l’atmosphère. Une goutte d’eau, certes, mais qui pourrait grossir ?

Fabrice Pouliquen
— 
Baptisée Orca, l'usine de captation et stockage du CO2 que vient de lancer l'entreprise Climeworks, en Islande, en collaboration avec le projet islandais Carbfix, peut retirer 4.000 tonnes de CO2 de l’atmosphère chaque année
Baptisée Orca, l'usine de captation et stockage du CO2 que vient de lancer l'entreprise Climeworks, en Islande, en collaboration avec le projet islandais Carbfix, peut retirer 4.000 tonnes de CO2 de l’atmosphère chaque année — Climeworks/Cover Images/SIPA
  • A l’aide de ses douze ventilateurs, l’usine Orca brasse l’air islandais dans des collecteurs pourvus de filtres qui retiennent le CO2. Il est ensuite récupéré, mélangé à de l’eau et injecté à 1.000 mètres de profondeur, où il se transformera en roche.
  • A Orca, Climeworks espère retirer 4.000 tonnes de CO2 par an. Le captage et le stockage du CO2 ne sont pas nouveaux, et permettent déjà de retirer plusieurs millions de tonnes par an à partir des fumées d’usines.
  • Mais le captage direct dans l’air est un pari beaucoup plus compliqué, en raison de la quantité d’énergie demandée et du coût. Climeworks est sûr de la pertinence de cette solution en vue de la neutralité carbone. L’Agence internationale de l’énergie (AIE) aussi.

« Brasser de l’air » : parler ou agir beaucoup pour n’obtenir finalement que des résultats insignifiants, dit le dictionnaire. A Hellisheidi, en Islande, Climeworks travaille à donner un autre sens à cette expression.

Le 8 septembre, la start-up suisse y a lancé « Orca », une usine de captage de CO2. Ses douze ventilateurs aspirent l’air ambiant pour l’amener dans un collecteur, où le dioxyde de carbone qu’il contient est capturé par un filtre. Une fois ce dernier rempli de CO2, le collecteur se ferme et la température est poussée entre 80 et 100 °C, pour obtenir le gaz sous forme ultra-concentrée. En association avec Carbfix, projet islandais de stockage de carbone, Climeworks récupère le CO2, le mélange à de l’eau avant de l’injecter à 1.000 mètres de profondeur, à quelques pas de là, dans des couches de basalt, où il se transformera en roche au bout de deux ans.

Déjà 42 millions de tonnes de CO2 retirées dans les fumées d’usine

Orca retirera ainsi de l’atmosphère 4.000 tonnes de CO2 par an, selon les projections de Climeworks. La capture et le stockage de CO2 (CSC) ne sont pas un procédé nouveau. Florence Delprat-Jannaud, coordinatrice CO2 à l’IFP Energies nouvelles (IFPEN), parle de plusieurs décennies de recherche dans ce domaine et dénombre 65 grands projets en cours à travers le monde, dont 26 opérationnels. « Et ça ne prend en compte que les projets de captage de CO2 à partir des fumées d’usines », précise-t-elle.

C’est la technique la plus utilisée à ce jour, celle à laquelle s’intéressent des poids lourds de l’industrie, y compris Français.​ Parce que la plus pertinente ? « Dans ces fumées, le CO2 y est relativement concentré, de l’ordre de 20 % par exemple pour un site sidérurgique, reprend Florence Delprat-Jannaud. Or, plus cette concentration est forte, plus le captage du CO2 sera facile et nécessitera, en tout cas, moins d’énergie. »

Ces 26 unités de captage du CO2 dans les fumées d’usine permettent d’éviter les rejets dans l’atmosphère d’environ 42 millions de tonnes de CO2 par an. « Aux Etats-Unis, une grande partie est utilisée pour faire de la production d’hydrocarbures assistées, explique Florence Delprat-Jannaud. Le CO2 est injecté dans les puits de pétrole et de gaz en exploitation pour maintenir le niveau de pression nécessaire afin de faire remonter les hydrocarbures et faciliter leur récupération. Le CO2, lui, reste stocké durablement sous terre. En Europe, il est simplement stocké.»

0,04 % de CO2 seulement dans l’air ambiant

Climeworks explore une autre piste : celui du captage direct du CO2 dans l’air (DAC), là où sa concentration est seulement de 0,04 %. Elle n’est pas la seule. Florence Delprat-Jannaud cite les Américains de Global Thermostat et les Canadiens de Carbon Engineering. Et à Hellisheidi, Climeworks n’en est pas non plus à son coup d’essai. Fondée en 2009, la start-up suisse a déjà 14 collecteurs de CO2 à travers l’UE, à Oman, mais aussi déjà en Islande. « Au total, ils nous permettent de capter environ 1.000 tonnes de CO2 par an, dont 900 rien qu’à Hinwil, près de Zurich, notre usine la plus significative jusque-là », détaille Julie Gosalvez, directrice marketing et communication de l’entreprise.

Avec Orca, Climeworks franchit donc une première marche puisqu’elle capturera quatre fois plus de CO2 qu’elle ne faisait jusque-là. Mais 4.000 tonnes, ça reste à peine une goutte d’eau comparée aux 33 milliards de tonnes équivalent CO2 (eqCO2) que le secteur de l’énergie devrait émettre en 2021, selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE). C’est donc toujours la même question qui revient quand on aborde le captage et stockage de carbone, qu’il soit à l’air libre ou dans les fumées d’usines : peut-il faire partie des solutions pour combattre le réchauffement climatique ?

« On aura alors besoin de la capture directe dans l’air »

Dans un rapport de 2008, l’ONG Greenpeace la décrivait comme un  « remède pire que le mal », pointant son coût, la consommation d’énergie élevée qu’elle demande ou le fait qu’elle ne serait jamais prête à temps pour éviter les pires impacts du changement climatique. Treize ans plus tard, dans une note parue en juillet, l’Ademe décrit toujours le CSC comme une solution complexe, évoquant là encore ses contraintes techniques, géologiques, réglementaires et sociales. Sa mise en œuvre est à envisager « en tant que dernière étape dans une stratégie de décarbonation commençant par les actions plus matures et performantes (l’efficacité énergétique et les énergies renouvelables) et reste un pari risqué », écrit-elle, en ne parlant, dans son avis, que du CSC à partir des fumées d’usines.

Les défis sont encore plus grands pour le captage direct dans l’air, tant pour la consommation d’énergie que par le coût (lire encadré). Climeworks reste néanmoins sûr de sa pertinence. « Atteindre la neutralité carbone nécessitera de réduire drastiquement nos émissions, accorde Julie Gosalvez. Mais ça ne suffira pas. Une part – entre 10 et 20 % – est inévitable, du moins aujourd’hui. On aura alors besoin de la capture directe dans l’air, à la fois pour retirer le CO2 que nous avons déjà émis, et cette part que nous allons continuer d’émettre. »

Et puis le captage direct dans l’air a des avantages. A commencer par celui de pouvoir s’affranchir des fumées d’usine. « Vous pouvez installer un site de DAC n’importe où, notamment là où les conditions géologiques sont les plus intéressantes pour stocker du CO2 et/ou où il y a une source d’énergie renouvelable abondante et pas chère », pointe Florence Delprat-Jannaud. Hellisheidi coche les deux critères, Orca étant alimenté en énergie par une centrale géothermique à proximité. « Sur le cycle de vie total de l’usine (captage et stockage, construction du site…), nous n’émettons que 10 % du CO2 que nous capturons », assure Julie Gosalvez. Elle donne un autre bon point à son site islandais : « celui de ne pas être implanté sur des terres cultivables et de prendre peu de place au sol – 1.700 m² au total – après avoir beaucoup travaillé, ces dernières années, à miniaturiser les procédés », ajoute-t-elle.

L'usine de Climeworks, en Islande, est dotée de douze ventilateurs qui aspirent l'air puis le filtre pour en récupérer le CO2.
L'usine de Climeworks, en Islande, est dotée de douze ventilateurs qui aspirent l'air puis le filtre pour en récupérer le CO2. - SIPA

Une technologie avec de grandes opportunités d’innovations ?

Est-ce un avantage par rapport à la captation de CO2 via la plantation de forêts ? « Il ne faut pas opposer les solutions, elles ont toutes des avantages et des limites, et l’urgence climatique fait qu’on ne peut s’offrir le luxe de ne pas toutes les explorer », répond Florence Delprat-Jannaud. Le captage et stockage de carbone a plutôt une bonne cote auprès de l’AIE. « Dans sa feuille de route mondiale pour décarboner l’énergie, parue en mai, elle estime que le CSC captera 7,6 milliards de tonnes de CO2 en 2050, dont 5,2 à partir des fumées d’usines et 2,4 dans l’atmosphère grâce à divers procédés, dont celui développé par Climeworks, précise la coordinatrice CO2 de l’IFPEN. Ça peut paraître ambitieux et il faudra d’ici là lever des verrous technologiques, trouver les bons modèles économiques et mpliquer la société dans les choix. Mais ce n’est pas impossible. Les procédés ont déjà beaucoup progressé ces dernières années. » L’AIE toujours range le CSC parmi les secteurs où elle entrevoit les plus grandes opportunités d’innovations.

Climeworks y travaille. « L’idée est d’ouvrir dans les prochaines années une nouvelle usine capable de retirer 40.000 tonnes de CO2 par an, détaille Julie Gosalvez. Et nous espérons capter un million de tonnes chaque année, sur l’ensemble de nos sites, d’ici à 2030. »

Quel modèle économique pour Orca ?

C’est une autre singularité de l’usine que Climeworks vient d’ouvrir en Islande par rapport aux quatorze autres sites que la start-up suisse opère déjà. « Jusqu’à présent, le CO2 que nous captons était vendu en vue d’être recyclé, explique Julie Gonzalez, directrice marketing et communication de Climeworks. Coca-Cola l’utilise par exemple pour gazéifier l’eau de sa marque suisse Valser. Il sert aussi d’engrais pour des producteurs agricoles sous serre, et un autre de nos clients fabrique avec des diamants synthétiques. »

A Hellisheidi, Climeworks ne vendra plus le CO2 qu’elle récupère puisqu’elle le stockera directement sous terre. Ce qui implique de trouver un autre modèle économique. La start-up propose alors à des entreprises et des particuliers de financer ces opérations de captage et stockage du CO2. Pour ces derniers, elle propose trois abonnements, dont le premier « Explorer » consiste à payer 7 euros par mois pour retirer 85 kg de CO2 par an. « Nous comptons 8.9000 particuliers abonnés », précise Julie Gonzalez, plus discrète en revanche sur le nombre d’entreprises et les prix qui leur sont pratiqués. « Nous comptons déjà plusieurs grands clients comme Microsoft, The Economist Group, Swiss RE… », indique-t-elle.

Climeworks ne donne pas non plus le coût du captage et du stockage du CO2 à Orca. Mais si l’on se penche sur les abonnements proposés aux particuliers, on est autour de 1.000 euros la tonne de CO2 retirée. « Un prix qui reflète notre stade technologique aujourd’hui, précise Julie Gonzalez. Nous sommes au tout début et nous avons bien l’espoir, une fois la technologie mature et une fois le prix du CO2 mieux valorisé, de descendre autour des 200 dollars la tonne. »