Stocker le CO2 émis par les usines : pourquoi cette solution d'avenir ne décolle pas

DÉCRYPTAGE. Simple fable destinée à justifier le maintien des combustibles fossiles, ou solution miracle pour freiner le changement climatique ? La technologie CCS, pour Capture et Stockage du Carbone, continue de diviser malgré ses immenses promesses. Et pour cause, il ne s’agit rien de moins que de capter le CO2 émis par le sites les plus polluants, afin de le réinjecter dans le sous-sol terrestre plutôt que dans l’atmosphère. Si nombre d’associations écologistes dénoncent une « fausse solution », le CCS se taille en tout cas une place de choix dans les scénarios vers la neutralité carbone, et notamment ceux des experts climat de l’ONU. Reste que, pour l’heure, la méthode n’est que très peu déployée, en raison d'une équation économique incertaine.
Marine Godelier
(Crédits : Wolfgang Rattay)

En 2017, au Texas, un nouveau bâtiment vit le jour dans la vieille centrale à charbon de Petra Nova, vingt ans après sa mise en service. A côté des quatre immenses tours aéroréfrigérantes du site naissait alors le « plus grand système de capture de carbone post-combustion au monde », se félicitait son principal opérateur, l'Américain NRG Energy. Le but : récupérer le dioxyde de carbone (CO2) émis à la sortie de l'usine, afin de l'injecter dans un champ de pétrole en fin de vie pour y augmenter la pression, et optimiser l'extraction du fameux hydrocarbure.

Mais cinq ans plus tard, les résultats ne sont pas à la hauteur des promesses. A tel point que NRG Energy a finalement jeté l'éponge. En octobre, le groupe a vendu à JX Nippon Oil&Gas Exploration Corp sa participation de 50% pour 3,6 millions de dollars seulement, un montant représentant moins de 0,5% des coûts de construction d'environ 1 milliard du projet ! Un « revers pour les partisans des projets de capture de carbone dans les centrales à combustibles fossiles existantes », avait alors commenté S&P Global.

De quoi fragiliser l'espoir d'une généralisation rapide et à grande échelle des systèmes de captation du CO2 à la sortie des usines. Pourtant, si le CO2 « attrapé » était séquestré plutôt que d'être réutilisé dans les champs pétroliers, ce procédé devrait permettre, sur le papier, d'empêcher une partie des émissions de gaz à effet de serre de pénétrer l'atmosphère en les captant directement à la source. Et, par là-même, de réduire l'empreinte carbone des sites les plus polluants, sans qu'ils aient à modifier en profondeur leurs activités.

Une seule centrale à charbon émet plus que l'ensemble du CO2 capté dans le monde

Appelée CCS, pour Carbon capture and storage, la méthode n'est pas nouvelle (à ne pas confondre avec la captation de CO2 directement dans l'air, le DAC, dont la technologie est loin d'être éprouvée). La première installation de ce type date même de 1996, sur le champ gazier Sleipner situé en mer du Nord et appartenant à la Norvège. Depuis près de 25 ans, le CO2 s'y trouve en effet capté, avant d'être injecté dans un réservoir salin situé à 800 mètres sous la mer.

Mais force est de constater que depuis, cette solution reste pour le moins marginale : alors que les émissions brutes de CO2 liées à la combustion fossiles et à l'industrie dans le monde se sont élevées à 37 milliards de tonnes en 2019, les 21 sites de CCS existants à cette date n'en ont « attrapé » que 35 millions de tonnes. Autrement dit, moins d'un millième du CO2 rejeté par les cimenteries, raffineries, usines chimiques et autres champs d'hydrocarbure se voient réellement capturés.

A titre de comparaison, rien que la centrale au charbon polonaise de Bełchatów a émis en 2018 plus de dioxyde de carbone que l'intégralité des émissions « arrêtées » grâce au CCS sur toute la planète, avec 37,6 millions de tonnes larguées dans l'atmosphère. Et pour ne rien arranger, 16 des 21 sites en question ont en réalité servi à générer plus de pétrole grâce au CO2 récupéré, comme à Petra Nova, plutôt que de le piéger dans un but écologique.

Les technologies existent

Cela signifie-t-il que cette méthode n'a finalement que peu d'intérêt ? Si l'on regarde dans le détail pourtant, un kilowattheure (kWh) d'électricité générée à partir de charbon émettrait en moyenne 1 tonne de CO2 sans capture puis stockage du carbone, contre moins de 100 grammes si une telle solution était déployée à la source. Quant aux électrons issus du gaz, leur intensité carbone passerait de 400 grammes par kWh environ, à moins de 50 grammes !

D'autant que les technologies existent : l'entreprise française Technip Energies, par exemple, maîtrise déjà plusieurs procédés permettant d'obtenir des taux de captage de plus de 90% du CO2 lorsqu'ils sont installés sur les sites polluants.

« On propose surtout aux clients la technologie de Shell Cansolv, avec laquelle nous sommes en partenariat depuis plus de 10 ans. Concrètement, la fumée produite par l'activité industrielle est captée, puis on y ajoute un solvant afin de séparer le CO2 du reste des composants. Ensuite, on mélange pour ne récupérer que le CO2 », explique Julie Cranga, membre de l'équipe « management du CO2 » chez Technip Energies.

Cette méthode est d'ailleurs testée en ce moment dans l'immense usine sidérurgique d'Arcelor Mittal, à Dunkerque, à travers l'un des rares projets de CCS en France.

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Un rôle central dans les modélisations

Surtout, les principaux scénarios traçant la voie vers la neutralité carbone d'ici à 2050, une condition nécessaire au maintien des températures en-deçà de +2°C, confèrent une place de choix à ces technologies. Et notamment les rapports du groupe d'experts de l'ONU pour le climat (GIEC), lesquels affirment que 10 milliards de tonnes de CO2 devraient être captées et stockées chaque année dans le monde d'ici à la moitié du siècle, soit environ 250 fois plus qu'aujourd'hui. Du côté de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), le scénario de transition table plutôt sur 2 millions de tonnes de CO2 captées par an d'ici à 2050 - ce qui représente quand même 50 fois plus que le volume actuel.

Une chose est sûre : aussi bien pour le GIEC que pour l'AIE, parvenir à généraliser le CCS sera décisif, sinon nécessaire. Sans quoi « il serait pratiquement impossible d'atteindre les objectifs mondiaux pour le climat », a récemment fait valoir Fatih Birol, le directeur exécutif de l'AIE.

« Dans moins de quinze ans, il faudrait avoir fait 80 fois plus sur le sujet, en déployant le CCS à l'échelle industrielle », abonde Florence Delprat-Jannaud, responsable du programme Captage & Stockage du CO2 à l'IFPEN (Institut français du pétrole et des énergies nouvelles).

Northern Lights, un immense projet de stockage du CO2 sous la mer

Seulement voilà : capturer du dioxyde de carbone coûte très cher. Si bien que l'équation économique freine la plupart des grands énergéticiens. « Récupérer le CO2 dans un but écologique, c'est un peu comme traiter les déchets : ce n'est pas une activité rentable en soi », note Julie Cranga. D'autant que les investissements devront également concerner le transport et le stockage géologique de ce CO2, à travers une logistique complexe et mondialisée. « Il faut qu'il y ait une politique forte et volontariste, afin de permettre aux entreprises de bénéficier d'aides pour mettre en place des projets », ajoute Julie Cranga.

Et de citer la Norvège, « pionnière » dans le domaine. De fait, le pays scandinave ne s'est pas contenté de son site de Sleipner - lequel faisait d'ailleurs suite à la décision du gouvernement de taxer les émissions de CO2 dans les années 1990. Car en Europe, le seul projet de stockage de CO2 ouvert à des industriels étranger se trouve à l'intérieur de ses frontières. Baptisé Northen Lights, il permettra d'accueillir le CO2 récupéré dans un incinérateur et une cimenterie située à Oslo, mais aussi d'en importer depuis un fabricant d'engrais au Pays-Bas. But de l'opération : séquestrer 1,5 million de tonnes de CO2 par an, avec un démarrage prévu en 2024.

« Les industriels vont refroidir et liquéfier le CO2, afin de le transporter dans des bateaux de 7.500 mètres cubes vers un stockage intermédiaire situé sur la côte au nord de Bergen. Une fois déchargé, le CO2 sera pressurisé à plus de 150 bars puis amené par pipeline sous-marin vers un aquifère salin, à plus de 2,5 kilomètres sous le fond de la Mer du Nord. Le CO2 y sera alors définitivement séquestré », explique David Nevicato, responsable des affaires nouvelles CCS de TotalEnergies, l'une des trois entreprises associées dans le projet, à parts égales avec Shell et Equinor.

Manque d'incitations

Pour permettre à ce gigantesque projet de voir le jour, les autorités norvégiennes ont mis la main à la poche, puisque près de 80% des quelque 700 millions d'euros d'investissements ont été financés par l'Etat. « Grâce aux incitations légales et financières des autorités pour décarboner l'industrie lourde, on arrive aujourd'hui à justifier l'investissement dans le stockage géologique du CO2 », note David Nevicato.

« L'impulsion des pouvoirs publics est nécessaire pour développer les infrastructures de transport et de stockage, qui ne peuvent être que mutualisées étant donné que chaque émetteur ne va pas construire les pipelines et aires de stockages de son côté ! Dans tous les cas, cela va générer des surcoûts qu'on ne peut pas faire assumer au consommateur final », souligne-t-on chez Technip Energies.

La question du prix de la tonne de carbone sera également cruciale afin que l'équation économique s'inverse. Et pour cause, si émettre du CO2 coûte plus cher que de le capturer, la loi du marché permettra de rentabiliser l'investissement dans des projets de CCS. La hausse du prix du CO2 ces dernières années porte d'ailleurs déjà ses fruits, couplée à une volonté politique dans certains pays : selon le cabinet norvégien Rystad, spécialisé dans l'énergie, il existe aujourd'hui plus de 200 projets de CCS dans le monde, qui devraient retirer plus de 550 millions de tonnes de CO2 de l'atmosphère en 2030.

Une solution de dernier recours

Pourtant, cette technologie reste loin de faire l'unanimité. En effet, nombre d'ONG de défense de l'environnement accusent les défenseurs du CCS d'empêcher l'émergence d'alternatives, en favorisant le maintien des combustibles fossiles sous prétexte de captage du CO2. Ainsi, selon le Réseau action climat (RAC), qui fédère la plupart des associations sur le climat, le CCS est une « fausse solution » qui détourne l'attention de l'« efficacité énergétique et de la décarbonation des sources d'énergie utilisée ».

« Le captage et le stockage du carbone sont des outils de greenwashing plus que des vrais progrès pour le climat », affirmait même le RAC dans un communiqué publié en avril.

Il n'empêche que si le CCS a été retenu dans les scénarios du GIEC et de l'AIE, ils feront vraisemblablement partie des réponses à apporter à l'urgence climatique. Néanmoins, selon ces mêmes scénarios, leur généralisation ne permettra pas d'éviter une transition profonde des modèles de production, laquelle devra s'imposer dans tous les cas.

« Il ne faut retenir le CCS que là où c'est pertinent. Cela ne doit surtout pas devenir une manière de justifier le 'business as usual'. La priorité restera d'éviter puis de réduire les émissions de CO2, avant de les capter », souligne Florence Delprat-Jannaud.

Seront ainsi visés les usages résiduels, dont on ne pourrait que très difficilement se passer. Et notamment les usines les plus difficiles à décarboner, à l'instar des cimenteries, qui émettent du CO2 via la décarbonatation du calcaire.

D'autant que l'installation de technologies de CCS devrait finir par augmenter le coût des centrales fossiles, et par là-même favoriser l'émergence d'alternatives, comme les énergies renouvelables, le nucléaire ou une réduction de la demande. Reste à voir quel cadre politico-économique sera mis en place afin d'en permettre le développement, sans pour autant justifier le recours aux combustibles fossiles les plus polluants.

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Marine Godelier