La capture du carbone face à ses limites technologiques et économiques

La con­tri­bu­tion future de la tech­nolo­gie CCS (Car­bon Cap­ture and Stock­age) et CCU (Car­bon Cap­ture and Util­i­sa­tion) aux enjeux de décar­bon­a­tion est désor­mais indis­cutable, la ques­tion étant : quelle stratégie afin d’atteindre la cap­ture de 450 mil­lions de tonnes de CO2 à l’horizon 2050 ?
 
« La feuille de route pour le déploiement du CCS (stock­age) et CCU (util­i­sa­tion) n’est pas gravée dans le mar­bre, mais pour la suiv­re il faut impéra­tive­ment que les États se dotent d’une vision de long terme », déclare Paula Coussy, cheffe de pro­jet Exter­nal­ités CO₂ – Marchés et Cer­ti­fi­ca­tion car­bone à l’IFP Ener­gies nou­velles (IFPEN¹), soulig­nant l’importance des Con­tri­bu­tions déter­minées au niveau nation­al (NDCs). Par­mi les élé­ments clés d’un scé­nario plausible :

1. Les tech­nolo­gies de cap­tage doivent pri­or­i­taire­ment vis­er les secteurs sans autres alter­na­tives de réduc­tion d’émission de CO₂.
2. Les pre­mières chaînes CCS et CCU doivent démar­rer à l’horizon 2030 sur les sites indus­triels cou­verts par le marché du car­bone (EU ETS²), que sont les domaines de la cimenterie, de la chimie, de l’aciérie et de l’aluminerie. 
3. Dans la logique du phasage en France, l’ob­jec­tif de cap­ture cumulée de 4 à 8 Mt CO₂/an devrait être atteint d’ici à 2035 par les hubs indus­triels por­tu­aires du Havre, Dunkerque, Saint-Nazaire et l’axe Rhône.

La stratégie européenne fixe quant à elle trois jalons : stock­er 50 Mt/an de CO₂ à l’horizon 2030, en capter 280 Mt/an à l’horizon 2040 (dont 60 Mt/an par Direct Air Car­bon Cap­ture [DACC]), et 450 Mt/an (dont 150 par DACC) à l’horizon 2050³. Des objec­tifs ambitieux atteignables selon les experts… à « quelques con­di­tions » près, au pre­mier rang desquelles un prix car­bone (EU ETS), per­me­t­tant de soutenir les investisse­ments CCS et CCU.

« Face au cadre lég­is­latif et règle­men­taire européen nous avons des out­ils », affirme Paula Coussy, rap­pelant que dès 2026, les quo­tas car­bones devraient dis­paraître peu à peu au béné­fice du Mécan­isme d’Ajustement Car­bone aux Fron­tières (CBAM). Ces out­ils sont ceux devant répon­dre aux direc­tives de la Com­mis­sion européenne.
 
« À l’aube de son déploiement, le marché va être con­duit par la régle­men­ta­tion », assure Raphaël Huyghe, respon­s­able de pro­gramme Cap­tage et Stock­age CO₂ au sein de IFPEN, soulig­nant au pas­sage le coût de l’inaction par rap­port à celui de l’action. Ain­si une étude de l’ADEME (2023) estime que l’inaction cli­ma­tique pour la France coûterait entre 5 et 7 points de PIB annuel d’ici 2100, soit plus de 180 mil­liards d’euros, entraî­nant une réduc­tion de 13 % du revenu médi­an d’ici 2050, alors que le coût de finance­ment pour l’action est chiffré à 66 mil­liards d’euros par an à l’horizon 2030⁴. À l’échelle mon­di­ale, une étude pub­liée par Nature⁵, estime à 38 000 mil­liards de dol­lars de dom­mages l’inaction à l’horizon 2050, soit 6 fois plus que pour l’action climatique.

Le risque n’est aujourd’hui, selon Paula Coussy, pas tech­nique mais financier : « Il y a un fos­sé entre le besoin actuel en investisse­ment et la pénal­ité car­bone encore incon­nue en 2050. » Alors que les mod­èles d’affaires com­mer­ci­aux sont à con­stru­ire le long de la chaîne CCS et CCU, il s’agit de « clar­i­fi­er la respon­s­abil­ité finan­cière du CO₂ » au tra­vers d’un cadre de cer­ti­fi­ca­tion des émis­sions évitées ou éliminées.

Face au coût de la chaîne CCS et CCU, la pénal­ité car­bone sur l’EU ETS est aujourd’hui de 80 €/t CO₂… De fait, actuelle­ment peu inci­ta­tive pour les investisse­ments lourds, elle est envis­agée à 180 €/t CO₂ en 2035. Pour autant, « la vision long terme doit être d’investir dans la cap­ture », assure Paula Coussy, obser­vant que la posi­tion majori­taire actuelle des indus­triels est de préfér­er pay­er des quo­tas CO₂ ! À leur décharge, la chaîne com­mer­ciale CCS est nou­velle pour eux (130 à 230 €/t CO_2, selon le type de chaîne CCS), d’où la néces­sité pour les émet­teurs de s’associer afin de réduire les coûts et de pour­suiv­re l’innovation.

Pour attein­dre les cibles de décar­bon­a­tion à hori­zon 2050, le GIEC et l’Agence Inter­na­tionale de l’Energie esti­ment que les tech­nolo­gies de cap­tage, trans­port, stock­age et l’utilisation du CO₂ sont incon­tourn­ables. « Il s’agit en fait d’un enchaîne­ment de briques tech­nologiques visant à réduire les émis­sions de CO₂ – prin­ci­pale cause du réchauf­fe­ment ou du dérè­gle­ment cli­ma­tique – en inté­grant son cap­tage, son trans­port et son stock­age », explique Raphaël Huyghe, soulig­nant que les deux chaînes, CCS et CCU, sont com­plé­men­taires, mais avec des final­ités différentes. 

Or ces « briques » sont tech­nologique­ment maîtrisées et peu­vent être com­binées : on sait capter le CO₂ dans les fumées indus­trielles (CO₂ issu de com­bus­tion fos­sile), à par­tir de sources biogéniques (CO₂ issu de la com­bus­tion de bio­masse) ou directe­ment dans l’atmosphère par la tech­nolo­gie Direct Air Car­bone Cap­ture (avec un niveau de matu­rité plus faible, mais qui promet des émis­sions néga­tives). On sait l’injecter dans des for­ma­tions géologiques étanch­es afin de le stock­er de manière per­ma­nente en toute sécu­rité et, enfin, on sait aus­si l’utiliser pour la fab­ri­ca­tion de pro­duits et matéri­aux.
 
Si le mod­èle d’économie cir­cu­laire du car­bone via l’utilisation du CO₂ cap­té en e‑carburants et e‑produits est par­ti­c­ulière­ment séduisant, en plein développe­ment pour la val­ori­sa­tion du CO₂ en Car­bu­rants d’Aviation Durable (CAD), il n’est en revanche pas du tout à l’échelle du stock­age qui va représen­ter des mil­lions de tonnes et doit apporter la réponse la plus rapi­de pos­si­ble à l’urgence climatique.

« La tech­nolo­gie est maîtrisée, fonc­tionne par briques, et l’enjeu est le déploiement à grande échelle, d’une part en réduisant les coûts sur l’ensemble de la chaîne CCUS, en par­ti­c­uli­er le cap­tage, et en stim­u­lant les investisse­ments par les straté­gies ou les poli­tiques nationales et européennes et les finance­ments publics com­binés avec les mécan­ismes financiers (CCfd) », résume Raphaël Huyghe. La tech­nolo­gie doit repos­er sur sa via­bil­ité tech­ni­co-économique pour per­me­t­tre son déploiement à grande échelle, afin de pass­er de 50 Mt CO₂ cap­turées en 2025 à 1 Gt en 2030 et 6 Gt CO₂ en 2050⁶. Il sera par­al­lèle­ment néces­saire d’accélérer le développe­ment des sites de stock­age et de coor­don­ner l’ensemble des acteurs de la chaîne.
 
« On sait capter le CO₂ depuis un siè­cle mais on change aujourd’hui de final­ité », con­firme Flo­rent Guil­lou, chef de pro­jet CCS – procédés en rup­ture pour le cap­tage de CO₂, pré­cisant que dans le scé­nario Neu­tral­ité Car­bone « net zero » de l’Europe en 2050 (EU Indus­tri­al Car­bon Man­age­ment Strat­e­gy, Févi­er 2024), il s’agit de com­bin­er 3 leviers de décar­bon­a­tion : la réduc­tion des émis­sions de CO₂, la défos­sil­i­sa­tion des usages et l’élimination directe du car­bone. Par­mi les 4 familles de cap­tage du CO₂ (pré­com­bus­tion, oxy­com­bus­tion, post-com­bus­tion et DACC) deux ont fait l’objet de démon­stra­tions et sont désor­mais prêtes pour l’industrialisation :

• La tech­nolo­gie DMX^TM per­met le cap­tage de CO₂ en post-com­bus­tion de sec­onde généra­tion. Le démon­stra­teur indus­triel con­stru­it et opéré sur le site d’ArcelorMittal à Dunkerque dans le cadre du pro­jet européen 3D/DinamX coor­don­né par l’IFPEN, a per­mis de valid­er les per­for­mances du procédé (11 parte­naires de l’Union européenne pen­dant 5 ans de 2019–2024, pour un bud­get de 24 mil­lions d’euros).
• La tech­nolo­gie CLC (com­bus­tion en boucle chim­ique de charges solides, fossiles/biomasse [1 t/h]) résulte de 7 ans de R&D (2017–2024) par 9 parte­naires d’Union européenne et de Chine, pour un bud­get glob­al de 22 mil­lions d’euros⁷.

« Ces tech­nolo­gies sont désor­mais prêtes pour la com­mer­cial­i­sa­tion auprès des gros émet­teurs, et nos développe­ments futurs con­sis­teront à inten­si­fi­er les procédés pour des unités plus com­pactes et plus acces­si­bles, des­tinées aux petits et moyens émet­teurs », con­fie Flo­rent Guil­lou.
 
Après près d’un siè­cle d’ex­péri­ence dans la sépa­ra­tion du CO₂, l’heure est à la démoc­ra­ti­sa­tion des tech­nolo­gies pour con­tribuer à relever le défi de la lutte con­tre le change­ment cli­ma­tique. Si la tech­nolo­gie CCUS n’est pas la solu­tion glob­ale à la décar­bon­a­tion elle peut en être un acteur majeur !

Nathaly Mermet