Qu'est-ce que le captage et le stockage du carbone ?

Il est possible d'empêcher définitivement le CO₂ de pénétrer dans l'atmosphère et de provoquer des changements climatiques en l'injectant dans certains types de formations rocheuses situées dans les profondeurs du sous-sol. Le CO₂ doit d'abord être "capturé" en le séparant des gaz d'échappement riches en CO₂ des installations industrielles. Le processus de captage du CO₂ peut faire appel à de nombreuses technologies différentes, mais les solutions les plus fréquemment utilisées à l'heure actuelle font appel à des produits chimiques qui lient sélectivement le CO₂ et libèrent le gaz lorsqu'ils sont chauffés. Le CO₂ doit souvent être transporté jusqu'au lieu de stockage, par pipeline, bateau, rail ou route.

Figure 1 : Illustration simplifiée du captage (à gauche) et du stockage (à droite) du carbone

Pourquoi l'Europe a-t-elle besoin du captage et du stockage du carbone pour atteindre ses objectifs en matière de climat ?

Le piégeage du carbone est surtout nécessaire pour traiter les émissions de CO₂ des secteurs industriels pour lesquels il existe peu ou pas d'autres options, soit parce qu'ils rejettent intrinsèquement du CO₂ à partir d'un processus chimique, soit parce qu'il est très difficile de les alimenter uniquement avec de l'électricité d'origine renouvelable. Il s'agit notamment des émissions provenant du ciment, des produits chimiques tels que les engrais, des usines d'incinération des déchets et des aciéries.

L'élimination permanente du CO₂ de l'atmosphère sera également nécessaire pour équilibrer les émissions restantes des secteurs dont la décarbonisation est encore plus coûteuse, comme l'aviation, et pour inverser tout "dépassement" des niveaux acceptables de CO₂ dans l'atmosphère.

La loi européenne sur le climat impose à l'UE de parvenir à des émissions nettes de gaz à effet de serre de zéro d'ici à 2050 - un objectif conforme à la recommandation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) de limiter le réchauffement de la planète à 1,5 °C. Les études portant sur la manière dont l'Europe peut atteindre l'objectif zéro net dans les délais impartis montrent presque toutes que les technologies de captage et de stockage du carbone jouent un rôle important, à la fois pour réduire les émissions de CO₂ provenant de l'industrie et pour éliminer le CO₂ de l'atmosphère. Il s'agit notamment des analyses du GIEC, de l'Agence internationale de l'énergie et du Conseil consultatif scientifique européen sur le changement climatique (figure 2). L 'analyse de l'UE elle-même a estimé que 300 à 600 millions de tonnes de CO₂ par an pourraient devoir être capturées d'ici 2050, soit environ 11 à 22 % des émissions de CO₂ de l'UE en 2021.

Figure 2 : Estimations des quantités de CO₂ qui devraient être capturées en Europe pour atteindre le niveau zéro en 2050, selon diverses études de la Commission européenne, de DNV, du GIEC, de l'AIE et du Conseil consultatif scientifique européen sur le changement climatique (UE uniquement)

Bien que nous ne puissions pas savoir exactement quelle quantité de piégeage et de stockage du carbone sera nécessaire, il est clair que cette technologie devra être développée très rapidement. Décarboniser l'Europe en moins de 30 ans est un défi sans précédent qui nécessitera un large éventail de technologies pour s'attaquer aux différents secteurs de l'économie et aux différents pays. Le fait de disposer d'un plus grand nombre de technologies réduit également le risque climatique lié au fait que d'autres solutions ne se développent pas assez rapidement.

La technologie a-t-elle fait ses preuves à grande échelle ?

Le processus complet de capture et de stockage du CO₂ d'origine humaine est aujourd'hui démontré sur plus de 40 sites commerciaux dans le monde, les premiers ayant débuté en 1972. Bon nombre de ces installations se trouvent en Amérique du Nord, où le CO₂ est largement utilisé pour augmenter la production de pétrole, mais où il est par conséquent stocké dans le sous-sol. Cinq installations en activité stockent le CO₂ dans des "réservoirs salins" profonds - uniquement dans l'intérêt du climat - dont les projets Sleipner et Snøhvit en Norvège. Sleipner sépare le CO₂ du gaz naturel et le stocke en toute sécurité sous la mer du Nord depuis 1996.

Cependant, les technologies individuelles impliquées dans le captage et le stockage du carbone sont beaucoup plus répandues :

• La technologie de séparation du CO₂ est utilisée depuis près de 100 ans pour éliminer le CO₂ du gaz naturel.
• D'autres industries, telles que la production d'engrais et de bioéthanol, produisent du CO₂ relativement pur ou procèdent déjà à la séparation du CO₂ dans le cadre du processus.
• Plus de 160 millions de tonnes de CO₂ sont capturées chaque année pour être utilisées dans des industries telles que la production d'aliments et de boissons ou d'engrais.
• Il y a plus de 8000 km de pipelines transportant du CO₂ aux États-Unis et 300 km de pipelines de CO₂ aux Pays-Bas.

Les technologies existantes de captage du carbone doivent maintenant être utilisées à grande échelle dans un plus grand nombre d'installations polluantes. Les technologies utilisées pour piéger le CO₂ peuvent varier en fonction de l'industrie dans laquelle elles sont appliquées, mais elles utilisent généralement des processus très similaires à ceux utilisés commercialement aujourd'hui. Le piégeage du carbone a été testé avec succès à grande échelle pour de nombreuses nouvelles applications, et des versions à grande échelle pour certains secteurs clés - notamment le ciment et l'incinération des déchets - sont actuellement en cours de construction en Europe.

Comment le CO₂ est-il stocké dans les formations géologiques ?

Le stockage du CO₂ s'effectue à des profondeurs de plus de 800 mètres sous terre, où les pressions élevées garantissent que le CO₂ reste à l'état liquide, piégé dans les minuscules pores de roches telles que le grès (figure 3). Ces formations rocheuses peuvent être des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés ou contenir de l'eau très salée - on parle alors d'aquifères salins ou de réservoirs salins.

Les sites de stockage appropriés sont soigneusement choisis de manière à ce qu'une couche plus dense et imperméable de "roche couverture" se trouve au-dessus de la roche poreuse, ce qui empêche le CO₂ de remonter vers la surface. Au fil du temps, le CO₂ devient de plus en plus solidement lié à mesure qu'il se dissout dans l'eau et peut finalement - après des centaines d'années - se transformer en minéraux solides (figure 4). L'Union européenne (UE), la Norvège et le Royaume-Uni disposent de cadres juridiques complets pour réglementer les activités de stockage du CO₂. Ces cadres exigent que les nouveaux sites de stockage fassent l'objet d'une évaluation approfondie avant qu'un permis de stockage du CO₂ ne soit accordé, et que les exploitants surveillent en permanence le stockage pour détecter les fuites et démontrer que le CO₂ est stable avant de fermer le site.

Figure 3 : Stockage du CO₂

Figure 4 : Comment le CO₂ est lié ("piégé") par divers mécanismes à l'intérieur du réservoir de stockage.

Le CO₂ est d'abord empêché de se déplacer vers le haut par une roche couverture imperméable (piégeage structurel). Il est également retenu dans les pores de la roche par des forces capillaires (piégeage résiduel) et se dissout dans la saumure au fil du temps (piégeage par solubilité). Finalement, une partie du CO₂ dissous réagit avec la roche pour former des carbonates minéraux solides (piégeage minéral). Outre le piégeage structurel, toutes ces formes de piégeage du CO₂ nécessiteraient une intervention humaine délibérée pour être inversées.

Comment savoir si le CO₂ sera stocké de manière permanente ?

Les fuites de CO₂ à partir de sites de stockage correctement évalués et caractérisés sont considérées comme extrêmement improbables. Des structures géologiques similaires ont permis au pétrole et au gaz, et même à de nombreuses réserves naturelles de CO₂, de rester piégés sur place pendant des millions d'années. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat a déclaré que le CO₂ stocké dans des formations géologiques est susceptible de rester "isolé de l'atmosphère de manière permanente" ou "pendant plus de 1 000 ans" si le site de stockage est sélectionné de manière appropriée. Aucun site artificiel aménagé pour le stockage du CO₂ n'a jamais connu de fuite.

En vertu de la législation européenne, les sites de stockage doivent faire l'objet d'une évaluation approfondie de leur potentiel de stockage permanent du CO₂, y compris d'une modélisation informatique du comportement du CO₂ stocké au cours des siècles. Les projets de stockage opérationnel utilisent ensuite des techniques de surveillance sensibles qui permettent de suivre la propagation souterraine du CO₂ (figure 5). Cette surveillance a lieu pendant l'injection et longtemps après l'arrêt de l'injection, afin de vérifier que le CO₂ reste en place et qu'il a atteint un état stable.

Comme le montre la figure 4, une proportion croissante de CO₂ se fixe dans la roche et nécessite une intervention humaine pour être libérée. Les voies de fuite possibles pour le CO₂ "libre" restant comprennent les puits artificiels abandonnés ou, dans une moindre mesure, les failles géologiques naturelles. Les réglementations européennes exigent que tous les puits de la région soient identifiés et scellés avant que le CO₂ ne soit injecté.

Si des fuites de CO₂ stocké devaient se produire, elles seraient probablement si faibles que le stockage du CO₂ conserverait une valeur significative en tant que solution climatique. On estime généralement que les taux de fuite acceptables sont inférieurs à 0,01 % par an pour le stockage, ce qui permettrait de conserver 99 % du CO₂ sur une période de 100 ans. Une étude des taux de fuite potentiels à l'échelle mondiale, basée en partie sur les fuites des réservoirs de gaz et des réserves naturelles de CO₂, prévoit des taux de fuite annuels moyens allant jusqu'à 0,0002 % dans une industrie bien réglementée. De même, une étude sur la permanence du stockage du CO₂ réalisée pour le gouvernement britannique a estimé que, dans le pire des cas, environ 0,07 % du CO₂ stocké pourrait fuir sur une période de 100 ans.

Figure 5 : Visualisation du CO₂ stocké par le projet Sleipner à l'aide de l'imagerie sismique, les zones claires indiquant la présence de CO₂ dans les couches rocheuses.

Y a-t-il suffisamment d'espace pour stocker le CO₂ ?

Les premières évaluations ont indiqué que l'Europe a la capacité de stocker jusqu'à 500 milliards de tonnes de CO₂, soit environ trois cents ans d'émissions de CO₂ provenant de l'ensemble de l'industrie et de la production d'électricité de la région. L 'analyse du siteCATF montre que de vastes zones de la région présentent une géologie adaptée au stockage du CO₂, mais une cartographie sismique et des puits exploratoires sont nécessaires pour mieux caractériser les différents sites et déterminer avec plus de précision la capacité disponible. Actuellement, les évaluations détaillées des sites potentiels de stockage du CO₂ sont souvent limitées aux zones qui ont déjà été explorées pour le pétrole et le gaz.

Le captage et le stockage du carbone sont-ils utilisés pour produire davantage de pétrole ?

La majeure partie du CO₂ stocké aujourd'hui est injectée à des fins de "récupération assistée du pétrole" en Amérique du Nord, où le CO₂ est pompé sous terre pour augmenter la production de pétrole à partir d'anciens puits. En effet, jusqu'à récemment, il n'y avait pas d'autre incitation à stocker le CO₂ sous terre. Si le CO₂ peut être stocké de manière mesurable et permanente lors de la récupération assistée du pétrole, les politiques climatiques contribuent à garantir que les nouveaux plans de stockage du CO₂ sont largement axés sur le stockage en tant que tel, sans production de combustibles fossiles.

En Europe, il n'existe aucun projet de stockage du CO₂ par récupération assistée des hydrocarbures et cette technique est explicitement exclue de l'objectif de stockage du CO₂ proposé par la Commission européenne. Plusieurs des sites de stockage de CO₂ proposés en Europe utilisent d'anciens réservoirs de pétrole et de gaz, car ils offrent souvent une option moins coûteuse pour des développements précoces. Cependant, leur utilisation en tant que sites de stockage nécessite un changement de licence d'exploitation qu'il est très peu probable d'inverser pour poursuivre la production.

Comment fonctionne le captage du CO₂ ?

Le CO₂ doit être relativement pur pour pouvoir être transporté et stocké sous terre en toute sécurité. D'autres gaz et impuretés peuvent interférer avec ces processus ou augmenter l'énergie nécessaire pour comprimer le CO₂. Cependant, différents types d'industries produisent du CO₂ à des concentrations très variables, allant de 4 % (combustion du gaz naturel) à 95 % (production d'ammoniac). C'est pourquoi la plupart des installations polluantes doivent utiliser des technologies qui séparent le CO₂ des autres gaz qu'elles produisent. Les gaz restants sont souvent constitués en grande partie d'azote provenant de l'air.

Pour le CO₂ dilué (inférieur à 20 %), les technologies les plus couramment utilisées sont des solutions de produits chimiques organiques appelés alcanolamines - ou simplement "amines" - qui se lient facilement au CO₂ mais sont capables de le libérer lorsqu'elles sont chauffées. L'utilisation d'amines pour la séparation du CO₂ a été brevetée pour la première fois dans les années 1920 et a été largement utilisée depuis lors pour éliminer le CO₂ du gaz naturel, ainsi que pour fournir du CO₂ à des fins commerciales. Le mélange gazeux traverse de hautes tours remplies de matériaux, tandis que la solution d'amine s'écoule vers le bas et réagit avec le CO₂. Désormais riche en CO₂, la solution est envoyée dans un autre réacteur où elle est chauffée pour libérer le gaz pur (figure 6).

Figure 6 : Procédé de capture du CO₂ par absorption aux amines

De nombreuses technologies alternatives de séparation du CO₂ sont utilisées aujourd'hui dans le commerce, en particulier pour les mélanges de gaz ayant des concentrations de CO₂ plus élevées ou à des pressions plus élevées. Il s'agit notamment de membranes fines qui ne laissent passer que le CO₂, ou de matériaux solides qui lient sélectivement le CO₂. Le refroidissement du mélange gazeux à très basse température peut également permettre d'éliminer le CO₂ sous forme liquide ou solide.

Nous disposons des technologies nécessaires pour capturer du CO₂ de grande pureté à partir de n'importe quel gaz d'échappement industriel, mais différentes technologies seront mieux adaptées à différentes applications, et des améliorations continuent d'être apportées. La recherche s'intéresse beaucoup au développement de nouvelles technologies ou à l'optimisation des technologies existantes pour qu'elles consomment moins d'énergie, coûtent moins cher ou présentent d'autres avantages pour l'environnement.

La capture du carbone est-elle gourmande en énergie ?

Comme la plupart des technologies de contrôle des polluants, la capture du carbone consomme de l'énergie, d'abord pour séparer le CO₂ des autres gaz, puis pour le comprimer en vue de son transport et de son stockage. La quantité d'énergie nécessaire à la séparation dépend du type de processus industriel qui produit le CO₂ et de la technologie utilisée pour effectuer la séparation.

Certaines industries, comme les raffineries de pétrole ou les usines d'engrais, produisent des flux de CO₂ assez concentrés qui peuvent être séparés avec une pénalité énergétique relativement faible. D'autres, comme les cimenteries ou les usines de valorisation énergétique des déchets, produisent des flux plus dilués qui posent davantage de problèmes. Pour ces sources, les technologies de captage les plus abouties aujourd'hui consomment généralement au moins 2 gigajoules d'énergie thermique par tonne de CO₂ capté. Si cette énergie était fournie par la combustion de gaz naturel, environ 120 kg supplémentaires de CO₂ seraient produits pour chaque tonne capturée, et ces émissions devraient également être capturées.

Toutefois, l'énergie nécessaire au piégeage du carbone ne doit pas nécessairement provenir d'une consommation supplémentaire de combustibles fossiles. De nombreux producteurs industriels produisent de la chaleur résiduelle qui pourrait être utilisée pour alimenter certains processus de capture du CO₂, tandis que certaines technologies peuvent être alimentées par de l'électricité verte. Le processus de piégeage du carbone lui-même produit également de la chaleur résiduelle que certains projets prévoient de réutiliser, par exemple, pour le chauffage résidentiel, ce qui permet de compenser efficacement une partie de la pénalité énergétique.

Le piégeage du carbone peut-il empêcher toutes les émissions de CO₂ d'une installation industrielle ?

De nombreux projets de captage du CO₂ en cours ou prévus sont conçus pour capter environ 90 % des émissions d'une installation donnée. Les projets plus anciens qui n'ont pas été conçus dans une optique de protection du climat (mais qui ont été utilisés pour la production de pétrole) peuvent capturer encore moins d'émissions. Cependant, même avec les technologies actuelles, il n'y a pas d'obstacle technique à la capture de 100 % du CO₂ fossile provenant de nombreuses industries, et plusieurs nouveaux projets visent maintenant des niveaux d'au moins 95 %. La capture d'une plus grande quantité de CO₂ entraîne un coût plus élevé, mais des études ont montré que l'augmentation peut être relativement faible par rapport au coût total du projet (figure 7).

La proportion de CO₂ captée par certains projets d'exploitation peut également sembler plus faible lorsqu'une seule source de CO₂ au sein d'une grande installation a été traitée, ou si seule une partie du flux de CO₂ a été traitée - généralement dans le but d'expérimenter une nouvelle technologie. Cela ne signifie pas qu'il n'est pas possible d'utiliser la même technologie pour capturer le reste des émissions, mais seulement que les incitations adéquates n'ont pas encore été mises en place.

Figure 7 : Augmentation du coût du piégeage du CO₂ en fonction du taux de piégeage pour les centrales électriques au gaz (NGCC) et au charbon (PC)

Où le captage et le stockage du carbone sont-ils déjà développés en Europe ?

Le stockage du CO₂ sous la mer du Nord norvégienne a été démontré en toute sécurité depuis 1996. Au cours des deux dernières années, l'urgence de l'objectif "zéro émission" et la prise de conscience croissante de la nécessité du piégeage et du stockage du carbone ont conduit à un soutien politique de plus en plus important en faveur de cette technologie en Europe et dans de nombreux autres pays. CATFLa carte des projets de la Commission européenne recense une centaine de projets de captage ou de stockage du carbone proposés aujourd'hui en Europe ; nombre d'entre eux sont situés autour de la mer du Nord, où la géologie est bien connue grâce à des années d'exploitation du pétrole et du gaz.

En 2020, la Norvège a fourni un financement important pour le développement d'un nouveau site de stockage en mer du Nord, ainsi que pour le captage du CO₂ d'une cimenterie et d'une usine de valorisation énergétique des déchets à Oslo. Ces projets sont en cours de construction et devraient démarrer en 2025 (figure 8). Les Pays-Bas ont inclus le captage et le stockage du carbone dans leur régime de subventions pour les technologies à faible émission de carbone, ce qui a permis de lancer une initiative visant à capter et à stocker 2,5 millions de tonnes par an de CO₂ provenant de diverses installations à Rotterdam ; cette initiative devrait être opérationnelle d'ici à 2026. L'UE a sélectionné 13 projets de captage et de stockage du carbone à grande échelle qui bénéficieront d'un soutien financier par l'intermédiaire de son Fonds d'innovation pour les technologies de décarbonisation. Ces projets sont situés en France, en Finlande, en Suède, en Belgique, en Islande, en Bulgarie, en Grèce, en Croatie, en Allemagne et en Pologne. Le Royaume-Uni s'est fixé pour objectif de capter et de stocker jusqu'à 30 millions de tonnes de CO₂ d'ici à 2030, et vise à ce qu'au moins deux grands projets soient opérationnels d'ici à 2026. Le Danemark, la Suède, la France et l'Allemagne mettent également en œuvre des politiques nationales pour soutenir cette technologie.

Figure 8 : Installation destinée à recevoir les navires transportant du CO₂ et à injecter le CO₂ sous terre - en cours de construction en Norvège

Le captage et le stockage du carbone sont-ils trop chers ?

Le coût du piégeage et du stockage du carbone dépendra fortement de la source du CO₂, car le piégeage du CO₂ plus concentré coûte moins cher. Les estimations actuelles suggèrent que les sources les moins coûteuses, telles que les usines d'engrais et les raffineries, pourraient piéger et stocker le CO₂ pour moins de 90 euros par tonne, ce qui correspond à peu près au coût actuel des émissions de CO₂ dans l'UE (au début de 2022). D'autres industries, telles que le ciment et la valorisation énergétique des déchets, pourraient coûter au moins 120 euros par tonne de CO₂ stocké, tandis que le coût du captage direct de l'air est actuellement estimé entre 350 et 700 euros par tonne.

À titre de comparaison, dans les premières années de développement de l'éolien en mer au Royaume-Uni , les projets recevaient jusqu'à 70 livres sterling par MWh de plus que le prix moyen du marché de l'électricité, ce qui équivaut à environ 130 euros par tonne de CO₂ évitée grâce à la production d'électricité à partir de combustibles fossiles. Le financement de cette technologie a permis de faire baisser les coûts et, aujourd'hui, aucune subvention n'est nécessaire. Tout comme pour l'éolien en mer et les autres technologies à faible teneur en carbone, on s'attend à ce que le coût du captage et du stockage du carbone diminue à mesure que les technologies seront optimisées, que les prêteurs seront plus à l'aise pour financer les projets et que les nouveaux projets pourront se connecter aux infrastructures déjà en place pour le transport et le stockage du CO₂.

Même aux coûts actuels, le piégeage et le stockage du carbone restent l'option la moins coûteuse pour décarboniser de nombreuses sources de CO₂, et fournissent un service indispensable en éliminant définitivement le CO₂ de l'atmosphère. C'est pourquoi la plupart des études détaillées sur les moyens possibles d'atteindre le niveau zéro net montrent que le piégeage et le stockage du carbone jouent un rôle important dans les solutions les moins coûteuses. Un rapport de 2014 du GIEC indique une augmentation moyenne des coûts de 138 % dans les voies qui excluent le piégeage et le stockage du carbone.

Atteindre le niveau zéro aura inévitablement un coût pour la société, mais ce coût sera finalement inférieur à celui de la lutte contre les effets du réchauffement climatique. Le captage et le stockage du carbone peuvent contribuer à réduire ce coût total.

Qui paiera pour le captage et le stockage du carbone ?

Les industries à forte intensité de carbone ne captureront et ne stockeront pas leurs émissions de CO₂ si la politique climatique ne les y oblige pas, tout en veillant à ce qu'elles restent des entreprises viables. En Europe, le prix du carbone établi par le système d'échange de quotas d'émission est le principal outil de décarbonisation des grands émetteurs de carbone, mais les industries polluantes sont actuellement partiellement protégées du paiement de ce prix afin qu'elles puissent rester compétitives par rapport aux produits importés. À l'avenir, le prix du carbone pourrait être suffisamment élevé pour que les industries paient pour capturer et stocker le CO₂, en répercutant le coût supplémentaire sur le prix des produits à faible teneur en carbone. Le coût de l'utilisation du piégeage et du stockage du carbone pour décarboniser les matières premières, telles que le ciment, l'acier et les plastiques, peut représenter une augmentation relativement faible du coût des produits finaux, tels que les bâtiments ou les voitures (figure 9). À l'avenir, les gouvernements et les consommateurs pourraient être en mesure d'absorber ces coûts en tant que prime pour la réduction de leur empreinte carbone.

Figure 9 : Impact relatif sur les prix du ciment et de l'acier décarbonisés dans les produits d'utilisation finale

La plupart des projets de captage et de stockage du carbone en cours de développement en Europe sont aujourd'hui confrontés à des coûts élevés, car ils supportent le poids du développement de nouvelles infrastructures et utilisent des technologies qui n'ont pas encore été produites en masse et optimisées en termes de coûts. Les gouvernements peuvent contribuer à combler le déficit financier auquel sont confrontés ces premiers projets, notamment en finançant des infrastructures de transport et des sites de stockage du CO₂ "d'intérêt public" qui peuvent être partagés par de nombreuses industries.

Les pouvoirs publics peuvent également contribuer à combler le déficit du prix du carbone en versant aux industries la différence entre le coût du piégeage et du stockage du CO₂ et le coût des émissions. Dans le cadre de ce modèle, les gouvernements paient moins à mesure que le prix du carbone augmente. En utilisant cette approche, le gouvernement néerlandais a garanti jusqu'à 2,1 milliards d'euros pour le grand projet de captage et de stockage du carbone prévu à Rotterdam, mais il pourrait ne pas avoir à payer les projets du tout si les prix du carbone restent supérieurs aux niveaux de 2023, soit plus de 80 €/t.

Le financement public pour le développement précoce du captage et du stockage du carbone peut être comparé au soutien reçu par les énergies renouvelables, qui ont reçu des subventions annuelles dans l'UE dépassant 70 milliards d'euros au cours des cinq dernières années. L 'analyse deCATF a montré que même les importantes allocations de financement fournies par les gouvernements norvégien et néerlandais pour lancer des projets de captage et de stockage du carbone représentent moins que le financement moyen de l'UE pour l'énergie éolienne et solaire au cours des dix dernières années, lorsqu'on les compare sur la base des euros dépensés par tonne de CO₂ évitée.

Quel sera l'impact sur l'emploi et l'économie ?

Les industries lourdes européennes emploient directement près de quatre millions de personnes et sont associées à de nombreux autres emplois indirects. On estime que l'industrie sidérurgique à elle seule est liée à 1,5 million d'emplois indirects supplémentaires dans l'UE. Étant donné que l'Europe continuera à dépendre des produits de ces industries au cours des prochaines décennies, ces emplois et leurs avantages pour les économies locales et nationales devraient être maintenus dans la région, plutôt que d'être perdus dans d'autres parties du monde. La transformation des secteurs à forte intensité de carbone grâce au piégeage du carbone et à d'autres technologies peut également générer des milliers de nouveaux emplois hautement qualifiés, tels que ceux associés aux nouvelles infrastructures de transport et de stockage du CO₂. Plus important encore peut-être, en jouant un rôle de premier plan dans le domaine du captage et du stockage du carbone, l'Europe peut développer de nouvelles technologies, industries et compétences qui peuvent être exportées pour contribuer à la transition mondiale vers un niveau net zéro.

Le stockage du CO₂ présente-t-il un risque de tremblement de terre ?

Le stockage du CO₂ dans les réservoirs salins et les réservoirs de pétrole et de gaz épuisés nécessite l'injection contrôlée du CO₂ dans des formations rocheuses perméables. Elle est réalisée dans des conditions soigneusement contrôlées afin de s'assurer que la pression dans la formation n'atteint pas des niveaux susceptibles de fracturer la roche ou de provoquer des mouvements dans les lignes de faille géologiques, ce qui pourrait compromettre la capacité du site à contenir le CO₂. Cela contraste avec de nombreuses autres activités commerciales souterraines, telles que le stockage de gaz naturel, l'extraction de pétrole et de gaz naturel ou la production d'énergie géothermique, qui présentent un risque plus élevé de provoquer des séismes. Dans le cas du stockage de gaz, la pression varie de manière cyclique en fonction de l'ajout ou du retrait de gaz, tandis que les champs de production de gaz subissent une baisse constante de la pression. L'injection de fluides dans les réservoirs géothermiques est également connue pour provoquer des séismes, mais elle a lieu dans des conditions très différentes de l'injection de CO₂ dans les sites de stockage.

Par conséquent, la plupart des séismes enregistrés dans le cadre de projets de stockage de CO₂ sont de très faible magnitude, c'est-à-dire inférieurs aux niveaux pouvant être ressentis par la population. Toutefois, cela dépend dans une large mesure de la géologie du site et de la manière dont le projet est réalisé. Une étude de la sismicité induite par les projets de stockage de CO₂ ne fait état que d'un seul projet ayant signalé des tremblements de terre de magnitude plus élevée, sur le site de récupération assistée du pétrole de Cogdell, au Texas.

Le captage et le stockage du carbone présentent-ils des risques pour l'environnement ?

Le CO₂ est naturellement présent dans l'air et est produit par tous les êtres vivants. Il n'est pas nocif à faible concentration, mais à des concentrations suffisamment élevées, il peut remplacer l'oxygène de l'air et asphyxier les personnes et les animaux. L'augmentation des concentrations de CO₂ peut stimuler la croissance des plantes, mais finit par provoquer leur mort par manque d'oxygène.

Bien qu'il soit très peu probable que les sites de stockage de CO₂ libèrent du CO₂, divers projets de recherche ont procédé à des libérations contrôlées de CO₂ afin d'examiner les effets possibles d'une éventuelle émission de CO₂ à partir d'un site de stockage. La simulation d'une fuite progressive du fond marin par le GEOMAR Helmholtz Centre for Ocean Research a montré que le CO₂ se dissoudrait rapidement dans l'eau de mer, avec un impact très localisé sur la vie marine en raison de l'acidification. La simulation d'un rejet souterrain de CO₂ sur la terre par l'université d'État du Montana a également montré un impact très localisé sur la vie végétale (à environ 2,5 mètres de la fuite), en raison des concentrations élevées de CO₂ dans le sol.

Lors de l'évaluation des risques environnementaux et sanitaires liés au captage et au stockage du carbone, il est important de prendre également en compte les risques liés à l'absence de captage et de stockage du carbone. Le changement climatique a déjà causé d'importants dommages environnementaux, qui ne feront qu'empirer tant que le CO₂ produit par l'homme continuera à polluer l'atmosphère. Le piégeage et le stockage du carbone peuvent contribuer à ralentir et à prévenir la poursuite de cette pollution par le carbone, réduisant ainsi les dommages environnementaux causés par le changement climatique.

Le captage et le stockage du carbone présentent-ils des risques pour la santé humaine ?

Le CO₂ s'évapore dans l'air et peut donc s'accumuler dans les zones de basse altitude et constituer un risque d'asphyxie. Dans les régions volcaniques telles que certaines parties de l'Italie, les hommes ont vécu pendant des millénaires à proximité de cheminées naturelles de CO₂, dont la plupart produisent du CO₂ à des taux bien plus élevés (jusqu'à 100 tonnes par jour) que ce que l'on pourrait attendre d'une défaillance d'un site de stockage construit par l'homme. Ces évents ont très occasionnellement causé des décès, en particulier lorsque des personnes sont restées près du sol dans des creux géographiques. Toutefois, des recherches menées par l'université d'Édimbourg ont montré que le risque posé par ces évents est inférieur au risque de foudre ou aux chances de gagner à la loterie.

Il existe également un risque d'exposition au CO₂ en cas de rejet accidentel pendant le transport, par exemple à partir d'un pipeline, d'un camion ou d'un réservoir de stockage, si de grands volumes de CO₂ peuvent s'accumuler dans une zone confinée. Le CO₂ est déjà transporté en toute sécurité par rail, par route et par bateau pour des utilisations commerciales telles que l'industrie alimentaire et des boissons. Aux Pays-Bas, il existe un vaste réseau de pipelines fournissant du CO₂ industriel à des serres, sans qu'aucun blessé ou décès n'ait été signalé. Aux États-Unis, le CO₂ est transporté depuis 50 ans pour les opérations pétrolières, au moyen d'un réseau de pipelines qui s'étend aujourd'hui sur 8 000 km, sans qu'aucun accident corporel ni décès ne soit à déplorer. La plupart des fuites ont libéré moins de 10 tonnes de CO₂. Toutefois, une rupture d'oléoduc d'une ampleur rare, provoquée par un glissement de terrain à Satartia (Mississippi) en 2020, a conduit 45 personnes à recevoir des soins médicaux.

Pourquoi ne pouvons-nous pas décarboniser en utilisant l'énergie éolienne et solaire bon marché ?

Le soutien politique constant aux énergies éolienne et solaire leur a permis de devenir des options très efficaces et peu coûteuses pour décarboniser la production d'électricité en Europe et dans le reste du monde. Toutefois, l'électricité à faible teneur en carbone ne peut contribuer à décarboniser que les parties de notre économie qui peuvent être électrifiées. Les industries lourdes telles que la production de ciment, d'acier et de produits chimiques reposent sur de nombreux processus qu'il est difficile, voire impossible, de remplacer par l'électricité. Le ciment et certains produits chimiques libèrent du CO₂, non pas en raison de la combustion de combustibles fossiles, mais à cause des réactions chimiques qui sont à la base de leur production. D'autres procédés nécessitent des températures élevées qu'il est très difficile d'obtenir en utilisant uniquement l'électricité.

Même si nous sommes en mesure d'utiliser l'électricité renouvelable pour réduire une part toujours plus importante de nos émissions, le défi est si grand que nous devons utiliser tous les outils dont nous disposons aujourd'hui. En Europe, seuls 38 % environ de la production d'électricité sont d'origine renouvelable. Le captage et le stockage du carbone peuvent contribuer à réduire la demande d'électricité à faible teneur en carbone et à l'affecter en priorité aux utilisations qui en ont le plus besoin, telles que le chauffage des habitations et l'alimentation des transports électriques.

Aurons-nous encore besoin de l'industrie lourde dans un monde à faibles émissions de carbone ?

Réduire notre dépendance à l'égard des produits manufacturés en diminuant les niveaux de consommation et en augmentant le recyclage peut jouer un rôle essentiel dans la réduction des émissions de l'industrie lourde. Historiquement, les économies sont devenues de plus en plus gourmandes en matériaux au fur et à mesure de leur développement, bien que certains pays développés montrent des signes de rupture de cette dépendance. La demande de ciment, d'acier et de produits chimiques en Europe devrait néanmoins rester relativement constante jusqu'en 2050, même si les taux de recyclage augmentent. La croissance rapide de l'industrie des énergies renouvelables n'est qu'un exemple de la manière dont ces matériaux fondamentaux continueront d'être nécessaires à l'avenir. La croissance de l'énergie éolienne et solaire dans l'UE pourrait nécessiter plus de 8 millions de tonnes de production annuelle d'acier d'ici 2050.

Comment les technologies de captage et de stockage du carbone peuvent-elles être utilisées pour l'élimination du dioxyde de carbone ?

En plus de contribuer à réduire nos émissions de CO₂, les technologies de captage et de stockage du carbone peuvent être utilisées pour éliminer définitivement le gaz à effet de serre de l'atmosphère - un processus également connu sous le nom d'"élimination du dioxyde de carbone" ou CDR. Le captage et le stockage directs dans l'air (CSCA) utilisent des produits chimiques ou des matériaux liant le CO₂ pour séparer le gaz à effet de serre de l'air, avant de stocker de manière permanente le CO₂ capté dans des formations rocheuses profondes. L'élimination du CO₂ peut également être réalisée en capturant et en stockant le CO₂ libéré lorsque la biomasse est brûlée pour produire de l'énergie ou convertie en d'autres combustibles. Pour que ces technologies éliminent réellement le CO₂ de l'atmosphère, il est essentiel de tenir compte de toutes les émissions non capturées associées aux processus et de veiller à ce que toute biomasse utilisée soit bénéfique à la fois pour le climat et pour les écosystèmes. Bien qu'ils jouent des rôles distincts dans la réalisation de nos objectifs climatiques, le stockage permanent du CO₂ atmosphérique et fossile présente de nombreux défis communs, notamment en ce qui concerne le développement d'infrastructures de transport et de stockage du CO₂.

Pourquoi devrions-nous éliminer le CO₂ de l'atmosphère et réduire nos émissions ?

La réduction des émissions de gaz à effet de serre devrait toujours être prioritaire par rapport à l'élimination du CO₂ de l'atmosphère, car l'élimination permanente est généralement plus coûteuse et, si elle est effectuée trop tard, elle risque d'avoir des effets sur le climat qu'il pourrait être difficile d'inverser. Toutefois, les émissions de certains secteurs, tels que l'aviation et le transport maritime, pourraient ne pas pouvoir être éliminées d'ici 2050 ou coûter moins cher à éliminer de l'atmosphère. Une certaine élimination sera donc nécessaire pour équilibrer ces "émissions résiduelles" à zéro net. En outre, la loi européenne sur le climat prévoit que l'UE devienne "nette négative" après 2050, ce qui signifie qu'il faudra éliminer de l'atmosphère plus de CO₂ qu'il n'en est émis. Compte tenu de ces ambitions, l'UE et de nombreux gouvernements nationaux déploient des efforts croissants pour développer une série de technologies d'élimination du CO₂, notamment le captage direct de l'air et la bioénergie avec piégeage et stockage du carbone. La nécessité de ce type de technologies d'élimination du CO₂ est également clairement mise en évidence par la dernière évaluation du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, dans laquelle l'élimination du carbone par stockage géologique apporte une contribution significative dans plus de 90 % des scénarios qui limitent le réchauffement à 1,5°C.