Où l'Europe stockera-t-elle son CO2 ? 

CATFLe nouveau rapport de la Commission européenne souligne qu'il existe un vaste potentiel de développement de la capacité de stockage dans un grand nombre d'États membres qui souhaitent utiliser le captage et le stockage du carbone (CSC) pour décarboniser leur économie ou aider d'autres pays à le faire. En cartographiant la relation entre la géologie de stockage appropriée et les zones probables de forte demande de CSC, il est également possible de visualiser où les nouveaux sites de stockage seront le plus efficacement placés et où les principaux corridors de transport de_CO2 devraient émerger. Alors que la mer du Nord est capable de stocker des siècles d'émissions européennes, l'Europe du Sud et de l'Est pourrait connaître des contraintes de capacité localisées si l'on se fie trop aux quelques centres de stockage qui se développent aujourd'hui. 

Le piégeage et le stockage du carbone sont essentiels pour que l'Europe atteigne son objectif juridiquement contraignant de neutralité climatique d'ici à 2050, surtout parce qu'ils permettent de décarboniser les industries difficiles à abattre et d'éliminer définitivement le_CO2 de l'atmosphère. Au cours des six derniers mois, les technologies de captage du carbone ont reçu une nouvelle reconnaissance de la part de la Commission européenne, avec l'inclusion d'un objectif de capacité annuelle de stockage du_CO2 de 50 millions de tonnes d'ici à 2030 dans la proposition de loi sur l'industrie nette zéro (NZIA), et une stratégie de gestion du carbone industriel attendue d'ici à la fin de l'année. 

À la suite du travail effectué parCATFpour mettre en évidence la pénurie de stockage géologique disponible, ce nouvel accent mis sur la mise sur le marché de la capacité de stockage du_CO2 est une évolution bienvenue. Au cours de l'année écoulée, de nombreux nouveaux sites de stockage de_CO2 ont été annoncés en mer du Nord et dans les environs, les projets au Danemark pouvant à eux seuls atteindre l'objectif de 50 millions de tonnes par an. Toutefois, pour que la NZIA soit réellement utile à l'accélération de la décarbonisation industrielle en Europe, elle doit susciter de nouveaux projets de stockage dans des régions où l'activité est actuellement faible, en particulier en Europe méridionale, centrale et orientale. Pour les émetteurs de ces régions, le fait d'envoyer leur_CO2 jusqu'à la mer du Nord les désavantagera sur le plan de la concurrence ou leur coûtera trop cher.  

Mais quelle est la capacité de stockage géologique disponible en Europe et existe-t-il une capacité suffisante pour stocker le_CO2 plus localement ? Comment le_CO2 est-il susceptible de se déplacer dans la région, et comment cela peut-il être optimisé ? Une nouvelle étude approfondie réalisée par CATF et Element Energy (une société ERM) tente de répondre à ces questions en établissant une correspondance entre la demande future de captage du_CO2 et la géologie de stockage appropriée.  

Principales conclusions : Débloquer le marché européen du CO₂ de l'Europe  

• L'Europe dispose d'une capacité de stockage potentielle suffisante pour faire face aux taux de captage de_CO2 prévus pendant au moins 500 ans. 
• Plus des deux tiers des pays européens disposent d'une capacité suffisante pour stocker au moins 100 ans de leurs propres émissions industrielles. 
• Le fait de s'appuyer uniquement sur les centres de stockage de_CO2 actuellement prévus (scénario d'exportation) peut entraîner des contraintes de capacité dans le sud et l'est de l'Europe. 
• Dans le scénario d'exportation, des réseaux de transport de_CO2 à haut volume avec des débits d'au moins 20 millions de tonnes par an en 2050 sont nécessaires en Allemagne, en Pologne, dans les Pays-Bas et autour de l'Adriatique. 
• Si la plupart des pays développent leurs propres ressources de stockage (scénario domestique), les contraintes de capacité au niveau des centres de stockage sont éliminées, bien que le besoin de réseaux de transport terrestre (plus courts) subsiste, en particulier en Allemagne et en Pologne. 
• Dans le scénario domestique, jusqu'à un quart des émissions sont encore exportées par bateau ou par pipeline offshore. 
• Les coûts d'investissement estimés d'un scénario de stockage plus étendu sont deux à trois fois inférieurs à ceux d'un scénario dépendant des exportations, tandis que les coûts d'exploitation annuels sont plus de trois fois inférieurs.   

Un examen complet de la capacité de stockage européenne 

Le rapport a passé en revue les estimations et les études existantes sur la capacité de stockage géologique du_CO2 en Europe, en produisant une estimation haute et basse pour chaque pays(figure 1)^.1 Beaucoup de ces études ont été affinées au niveau national depuis les dernières tentatives de l'UE de fournir une vue d'ensemble en 2011. Toutefois, la précision des estimations reste très variable, certaines analyses supposant que le_CO2 peut être stocké dans toute une région de roches sédimentaires ("bassin"), tandis que d'autres se fondent sur une analyse plus détaillée des structures rocheuses individuelles susceptibles de confiner le_CO2 ("pièges").²  

Figure 1. Estimations de la capacité de stockage haute et basse pour chaque pays européen considéré, sur une carte des bassins sédimentaires européens (à gauche) et sur une échelle logarithmique (à droite). 

Les résultats montrent que la grande majorité des pays européens ont un bon potentiel de stockage du_CO2, seuls l'Estonie, la Finlande et le Luxembourg ne disposant pas d'une géologie appropriée, et la Belgique, l'Autriche et la Slovénie déclarant une capacité très limitée. Si l'on considère les estimations plus précises basées sur l'analyse des pièges, les pays de la mer du Nord, à savoir le Royaume-Uni, la Norvège et le Danemark, occupent une place prépondérante, mais il convient de noter que la Pologne, l'Espagne et la France ont également des capacités théoriques très élevées.  

La projection de la demande de CO₂ 2 

L'étude élabore deux scénarios pour le déploiement du piégeage du_CO2 parmi les émetteurs industriels, en considérant six secteurs (ciment et chaux, produits chimiques, papier et pâte à papier, fer et acier, raffinage et gestion des déchets) qui représentent collectivement 95 % des émissions industrielles de l'Europe.  

Le premier est le scénario "Priorité au CSC", qui utilise les projections de la littérature et d'autres facteurs pour déterminer le niveau probable d'utilisation totale du captage du carbone dans chaque secteur. Ce niveau est ensuite réparti entre les différentes installations en Europe, la priorité étant donnée aux grandes usines et à celles qui sont situées à proximité d'agglomérations fortement industrialisées.  

Le deuxième scénario "Potentiel technique" inclut tous les émetteurs industriels de_CO2 de la région. Il ne s'agit pas d'un scénario probable de déploiement du CSC (beaucoup de ces émetteurs peuvent trouver d'autres moyens de décarboniser), mais il nous permet de faire correspondre chaque émetteur à un puits de_CO2 potentiel, tout en explorant les limites de la capacité de stockage du_CO2 dans chaque région. 

Le_CO2 sera également stocké pour d'autres raisons que la décarbonisation industrielle, par exemple pour éliminer le_CO2 de l'atmosphère grâce au captage et au stockage du carbone dans les bioénergies (BECCS) ou au captage direct de l'air (DAC). Dans certaines régions, il peut également être utilisé pour aider à décarboniser les centrales électriques à base de combustibles fossiles ou pour produire de l'hydrogène à partir de gaz fossile. Étant donné qu'il y a beaucoup plus d'incertitudes quant au lieu et à la quantité de_CO2 qui sera capturé à ces fins, l'étude estime la demande probable dans toute l'Europe et la répartit soit au niveau du pays (électricité et BECCS), soit à l'échelle de la région (hydrogène et DAC). 

Au total, le scénario CSC prioritaire prévoit le captage de 313 millions de tonnes d'émissions industrielles par an d'ici à 2050, et de 204 millions de tonnes supplémentaires de_CO2 non industriel par an.  

La figure 2 montre que 20 des 28 pays ont une capacité de stockage théorique suffisante pour stocker leurs propres émissions industrielles pendant plus de 100 ans. En tant que région, l'Europe dispose d'une capacité suffisante pour stocker les émissions industrielles et non industrielles dans ce scénario pendant au moins 500 ans. 

Figure 2. Capacité de stockage de chaque pays, exprimée en nombre d'années d'émissions capturées qui pourraient être stockées, sur la base des taux de captage du_CO2 dans l'industrie prévus pour 2050 (scénario CSC prioritaire). 

De la source au puits : Comment le CO₂ capturées peuvent être reliées à des sites de stockage 

Une fois que nous connaissons les emplacements probables des émissions capturées, nous pouvons les faire correspondre aux zones de stockage de_CO2 possibles. Pour les deux niveaux de déploiement considérés, cela se fait de deux manières qui représentent les extrêmes de la façon dont le stockage du_CO2 pourrait se développer en Europe. Tout d'abord, nous envisageons une situation dans laquelle seules quelques zones de stockage sont établies ; il s'agit de projets actuellement planifiés, qui sont pour la plupart en mer et liés à des zones de production de pétrole et de gaz : la mer du Nord, l'Adriatique, la mer Noire, le nord de la mer Égée et le sud-ouest de la France. Appelé "scénario d'exportation", ce scénario repose fortement sur le transport de_CO2 sur de longues distances en Europe, en particulier par bateau. 

La deuxième voie - le "scénario national" - envisage le développement du stockage dans chaque pays disposant d'une géologie adéquate. Ce scénario inclut les sites de stockage à un stade précoce proposés dans le cadre d'initiatives telles que le projet "Strategy CCUS" financé par l'UE ou, le cas échéant, représente le_CO2 comme agrégé au centre des principaux bassins sédimentaires^.3

La figure 4 montre comment le scénario d'exportation évolue dans le temps dans le cas "Priorité au CSC", certains terminaux d'exportation de_CO2 actuellement annoncés étant utilisés pour regrouper les émissions capturées en 2035. À cette date, 76 millions de tonnes par an sont acheminées vers le bassin de la mer du Nord - on suppose qu'il s'agit de divers sites au Royaume-Uni, aux Pays-Bas, au Danemark et en Norvège - l'Allemagne apportant de loin la contribution la plus importante, en raison de son importante industrie manufacturière à forte consommation d'énergie.  

En 2050, d'autres ports d'exportation sont développés pour refléter le déploiement croissant de la capture du_CO2 dans la région, pour atteindre un total de 313 millions de tonnes capturées et stockées. Sur ce total, 228 millions de tonnes par an sont transportées de l'Europe du Nord et de l'Ouest vers la mer du Nord, tandis que l'Italie du Nord devrait gérer 64 millions de tonnes par an en provenance de l'Europe du Sud. La capacité de stockage de la mer du Nord est telle que, même à ce rythme, elle pourrait fournir plus de 400 ans de stockage théorique. Toutefois, la capacité de stockage dans l'Adriatique et dans le nord de l'Italie en général pourrait être limitée, au pire à 23 ans seulement. 

Figure 4. Évolution dans le temps du scénario CSC basé sur les exportations/prioritaire 

Le scénario d'exportation met également en évidence le besoin urgent de réseaux de transport de_CO2 qui s'étendent loin à l'intérieur des terres pour acheminer les émissions capturées vers les terminaux, en particulier en Allemagne, en Pologne et aux Pays-Bas. D'ici 2050, plus de 40 millions de tonnes par an pourraient devoir quitter l'Allemagne via un terminal de la mer du Nord, tandis que plus de 20 millions de tonnes seront transportées vers les côtes baltiques de la Pologne et de l'Allemagne et vers les ports de la mer du Nord aux Pays-Bas et en Belgique. 

À titre de comparaison, la figure 5 montre l'évolution dans le temps du scénario domestique. Même d'ici 2035, nous supposons que des sites de stockage supplémentaires seront développés. Aucun site n'étant actuellement prévu en Allemagne (où le stockage terrestre du_CO2 est effectivement interdit), la demande d'exportation à partir de la côte allemande de la mer du Nord reste importante. Mais la nécessité d'un transport terrestre important en Pologne et dans d'autres pays d'Europe centrale est considérablement réduite par rapport au scénario d'exportation, et il y a beaucoup moins de transport maritime sur de longues distances en Méditerranée grâce à de nouveaux sites de stockage dans le bassin de l'Èbre en Espagne et dans le sud-est de la France. 

Figure 5. Évolution dans le temps du scénario CSC basé sur le stockage domestique/prioritaire  

En 2050, nous supposons que presque tous les pays développent une ou plusieurs zones de stockage.^Les zones de stockage d'Europe du Sud et de l'Est sont beaucoup moins sollicitées que dans le scénario d'exportation, l'Italie du Nord ne traitant que 4,4 millions de tonnes par an. Cependant, l'émergence proposée d'un site en Suisse en tant que centre de stockage régional majeur est incertaine, étant donné que la géologie appropriée dans le pays est actuellement mal caractérisée. Par ailleurs, bon nombre de ces sources de_CO2 pourraient être redirigées vers des capacités excédentaires en Italie, en Allemagne ou en mer du Nord. Le rôle des réseaux de transport de_CO2 à terre est encore considérable - en particulier en Allemagne - mais le besoin de transport de_CO2 est considérablement réduit.  

La figure 6 met en évidence la différence significative des coûts associés aux réseaux de transport requis dans chaque scénario. D'ici 2050, le scénario d'exportation prévoit des coûts d'investissement allant jusqu'à 30 milliards d'euros et des coûts d'exploitation annuels de plus de 5,5 milliards d'euros ; ces coûts sont réduits d'environ 60 % et 70 % respectivement dans le scénario intérieur.   

Figure 6. Comparaison des coûts de transport dans chaque scénario, avec les dépenses d'investissement (capex) et les dépenses d'exploitation (opex).  

Implications pour les décideurs politiques : Construire un marché efficace du captage et du stockage du carbone 

Comme les installations industrielles ne peuvent planifier qu'en fonction des projets de stockage de_CO2 visibles, les perspectives à court terme du CSC européen ressemblent beaucoup au scénario d'exportation de l'étude. C'est ce que montrent les itinéraires de transport proposés par les candidats à l'obtention du statut de "projet d'intérêt commun pour les réseaux de_CO2 " ou les projets sélectionnés par le Fonds d'innovation de l'UE, dont une cimenterie polonaise qui transportera le_CO2 par rail jusqu'à Gdansk pour l'acheminer ensuite vers la mer du Nord. En Suisse, des études explorent les possibilités de relier les émetteurs à la mer du Nord par transport longue distance.  

Bien qu'elle soit réalisable pour quelques projets de premier plan bien subventionnés et pour de petits volumes de_CO2, cette approche ne sera pas viable pour le CSC à l'échelle de l'UE envisagé dans la plupart des scénarios de décarbonisation et entraînerait un surcoût énorme.  

Pour permettre une décarbonisation à grande échelle, l'infrastructure de_CO2 en Europe doit progressivement passer d'un scénario plus axé sur les exportations - avec une plus grande dépendance à l'égard du transport maritime - à un stockage plus distribué soutenu par des réseaux de transport intérieur à grand volume. Les États membres devraient s'efforcer d'accélérer ce processus afin de réduire les coûts pour leurs industries et d'exploiter la valeur de leurs propres ressources géologiques. Le défi à venir consistera à gérer le développement d'actifs et d'infrastructures suffisamment flexibles pour s'adapter à cette évolution, tout en veillant à ce que la mise à l'échelle de ces technologies soit suffisamment rapide pour s'aligner sur le rythme requis par nos objectifs en matière de climat.   

La proposition de loi sur l'industrie "Net Zero" reflète la nécessité d'accélérer le développement du stockage au-delà de la mer du Nord, mais des mesures supplémentaires seront nécessaires pour mettre en place une infrastructure offrant à tous un accès à un coût compétitif. Plusieurs pays interdisent actuellement le stockage du_CO2 ou disposent de cadres réglementaires incomplets, ce qui rend le développement du stockage difficile, voire impossible^.5 Les sites de stockage auront également du mal à se développer dans les régions qui ne disposent pas d'une stratégie claire pour encourager et coordonner les usines de captage du_CO2 et les réseaux de transport.  

La NZIA et la future stratégie de gestion du carbone industriel peuvent résoudre bon nombre de ces problèmes en accélérant l'octroi des permis, en établissant une plateforme pour relier les installations de captage aux entrepôts, en stimulant les investissements publics et privés et en établissant un cadre réglementaire pour les infrastructures transfrontalières de_CO2. Une utilisation judicieuse des instruments de financement nouveaux et existants au niveau de l'UE et des États membres peut contribuer au déploiement rapide des projets, les revenus croissants du système d'échange de quotas d'émission de l'UE étant une ressource logique à exploiter.  

Pour maximiser le potentiel de ces politiques dans la décarbonisation de l'industrie européenne, CATF recommande de 

• Financer la création d'un "atlas du stockage du_CO2 " à l'échelle européenne - y compris l'acquisition de nouvelles données - pour aider à combler les lacunes importantes dans notre connaissance du potentiel de stockage de la région. 
• Veiller à ce que les capacités de stockage développées dans le cadre de la NZIA reflètent de manière adéquate la répartition géographique des industries décarbonées en Europe, et établir un mécanisme pour la fixation des objectifs futurs en matière de stockage. 
• Travailler à l'élimination des obstacles réglementaires et des contraintes de ressources qui entravent le développement de projets dans les États membres qui souhaitent exploiter leur capacité de stockage. 
• Veiller à ce qu'un financement adéquat soit disponible pour le déploiement de projets de capture précoces dans de nouvelles régions et pour la mise en place de corridors de transport et de centres de stockage du_CO2, en particulier en Allemagne, en Pologne, dans les Pays-Bas et autour de l'Adriatique. 
• Mettre en œuvre un cadre réglementaire pour le transport du_CO2 en Europe et un plan de développement du réseau, permettant la création d'un marché paneuropéen compétitif pour les services de stockage du_CO2. 

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1. L'étude couvre les États membres de l'UE (à l'exclusion de Malte et de Chypre pour l'analyse du stockage), la Suisse, la Norvège et le Royaume-Uni.

2. Pour quelques pays (Irlande, Slovaquie, Bulgarie, Tchéquie) où il n'existe pas ou peu d'estimations adéquates, l'étude effectue une nouvelle analyse basée sur les zones de roches sédimentaires disponibles et les facteurs de stockage typiques (appelées "estimations ascendantes").

3. En réalité, il y aurait probablement plusieurs points d'injection répartis dans ces zones appropriées.

4. Cette fourchette s'explique par l'incertitude quant à la destination finale des émissions qui continuent d'être exportées depuis les États baltes.

5. La Pologne a récemment pris des mesures pour lever les restrictions légales au stockage du_CO2 et d'autres pays (comme l'Allemagne) pourraient lui emboîter le pas.