L’Empa travaille intensivement à des solutions pour les objectifs climatiques et commence à les atteindre à sa propre porte. Le nouveau campus de recherche « co-operate », actuellement en construction, sera résolument orienté vers la minimisation des émissions de gaz à effet de serre – grâce à la haute technologie et en compensant le moins possible par des certificats. En outre, l’Empa lance une initiative de recherche visant à développer des procédés négatifs en termes de CO2 et à les mettre rapidement en œuvre.
Les visiteurs du site de l’Empa et de l’Eawag découvrent aujourd’hui un grand chantier : Le nouveau campus de recherche, avec le futur bâtiment des laboratoires au centre, s’élève rapidement. Mais les installations souterraines offrent également des perspectives intéressantes. 144 sondes géothermiques, qui atteignent jusqu’à 100 mètres de profondeur, fourniront de la chaleur au cours des prochains hivers – une technologie innovante qui, en tant que projet pilote, devrait également apporter de nouvelles connaissances.
Pour l’Empa, ce n’est bien sûr qu’un début. Le photovoltaïque sera encore développé sur le campus ; la part du biogaz devrait augmenter. Des régulations intelligentes des réseaux électriques et thermiques ainsi qu’une exploitation automatisée des bâtiments doivent permettre de réduire encore la consommation d’énergies fossiles. Les connaissances acquises dans le cadre de l’objectif d’une exploitation à zéro émission serviront ensuite à de nombreux autres projets de bâtiments.
Pour atteindre les objectifs climatiques de la Suisse d’ici 2050, il ne suffira pas d’électrifier les voitures, de réduire les émissions des entreprises industrielles et d’optimiser d’autres domaines – même alors, de grandes quantités de gaz à effet de serre continueront d’être émises, par exemple par la branche des animaux de rente dans l’agriculture.
Pour atteindre l’objectif du « zéro net », il faut donc des technologies présentant un bilan négatif en matière de gaz à effet de serre. Et pour cela, les procédés de captage et de stockage du dioxyde de carbone (CO2) dans l’air doivent devenir nettement plus efficaces. Les aérogels, sur lesquels les chercheurs de l’Empa se penchent depuis des années, et la possibilité de transformer le CO2 en matériaux de construction sont porteurs d’espoir.
Peter Richner, le nouveau campus de l’Empa et de l’Eawag prend forme. Si vous aviez un souhait pour son avenir : Quel serait-il ?
Ce serait vraiment que notre accumulateur de chaleur saisonnier, que nous venons de construire, ait les capacités que nous imaginons. Nous pourrions ainsi réussir à transférer des quantités significatives de chaleur perdue de l’été vers l’hiver, afin de couvrir les pointes de besoins énergétiques en hiver.
D’ici 2024, les émissions de CO2 du campus de l’Empa devraient avoir diminué de près de trois quarts par rapport à 2006. Pour cela, il est prévu d’utiliser davantage de biogaz ; le photovoltaïque sera développé … – que prévoyez-vous encore ?
Nous sommes une entreprise très gourmande en énergie ; il y a toujours un grand potentiel d’optimisation. Pour économiser l’énergie de chauffage, une expérience est par exemple en cours en ce moment dans notre bâtiment administratif : nous essayons de mettre en œuvre la technologie de la spinoff de l’Empa, « viboo« , qui vient du département « Urban Energy Systems« . Mais j’ai aussi le sentiment que nous avons encore du potentiel du côté de l’entreprise de recherche avec ses expériences, parce qu’il y a comparativement peu de sensibilité à la quantité d’énergie que nous consommons en fait lors de nos expériences.
Plus concrètement ?
Les installations de recherche doivent-elles fonctionner 24 heures sur 24, sept jours sur sept ? Dans le cas des salles climatisées, il est clair que plus on règle le climat cible avec précision – par exemple plus ou moins 0,5 degré Celsius et plus ou moins 2 pour cent d’humidité relative – plus on a besoin d’énergie. Et la question est la suivante : n’y a-t-il pas aussi des moments et des expériences où nous pouvons vivre avec plus de variations ? Cela aurait tout de suite une influence très positive sur nos besoins en énergie. Je pense que ce sont des choses que nous n’avons pas encore assez regardées.
A l’avenir, le campus de l’Empa sera donc un « chantier climatique » – avec des défis qui s’appliquent aussi à la Suisse. Dans la production de ciment, les émissions de gaz à effet de serre sont, dans un avenir prévisible, aussi inévitables que dans l’agriculture. L’Empa lance maintenant le projet « Below Zero » sur quatre ans. De quoi s’agit-il ?
Nous devons bien sûr réduire ou empêcher les émissions. Mais nous voyons aussi que, comme nous avons réagi beaucoup trop tard et trop lentement au changement climatique en tant que communauté internationale, nous allons, bon gré mal gré, dépasser les objectifs d’émissions de CO2 des accords internationaux qui permettraient de limiter le réchauffement de la planète à 1,5 ou 2 degrés. Cela signifie que nous devons développer des technologies permettant de faire baisser la concentration de CO2 dans l’atmosphère. Et nous regroupons ces technologies négatives sous le mot-clé « Below Zero » – et l’initiative de recherche correspondante sous le nom de « CO2UNTdown ».
Et c’est justement le secteur de la construction que vous considérez comme le levier le plus efficace …
Oui, le secteur de la construction en Suisse joue un rôle central avec sa consommation de matériaux et son chiffre d’affaires en ressources, qui sont liés à des émissions élevées de CO2. Dans l’entreprise également : nous avons encore beaucoup de systèmes de chauffage fossiles. Et nous devons changer ces proportions. Si la construction ne prend pas le virage, la Suisse ne le prendra pas non plus. C’est clair.
Quels sont pour vous les favoris parmi les technologies d’avenir ?
Il y a en principe deux possibilités de gérer le CO2 de l’atmosphère : On peut essayer de le stocker sous terre et espérer qu’il y reste sous forme de gaz ou qu’il soit minéralisé – certaines formations rocheuses ont le potentiel pour cela. Ou bien on dit : non ; j’essaie de transformer ce CO2 en un matériau qui peut se substituer à d’autres matériaux. Et si l’on veut vraiment utiliser des millions de tonnes de matériaux pour obtenir un véritable effet en termes d’émissions négatives, cela ne peut être que dans le secteur de la construction, car c’est lui qui transforme les plus grandes quantités de matière. Et dans le secteur de la construction, le béton est le matériau le plus important, puis l’asphalte et peut-être aussi les matériaux d’isolation – c’est là que nous avons de grands puits potentiels.
Des ciments à base de magnésium négatifs en CO2 font déjà l’objet de recherches et de développements à l’Empa …
C’est un ciment qui peut devenir négatif en absorbant du CO2. Mais je vois aussi un grand potentiel si nous pouvons remplacer les agrégats pour le béton ou l’asphalte – sable, gravier, gravier concassé – par des matériaux à base de carbone qui trouvent leur origine dans le CO2 de l’atmosphère. Mais la principale difficulté est là : nous devons d’abord « capturer » efficacement ce gaz dans l’atmosphère.
L’Empa travaille depuis longtemps sur des aérogels extrêmement poreux qui pourraient également aider à de telles technologies. Où en est-on actuellement ?
Nous en sommes à un stade précoce. Les aérogels conviennent parce qu’avec leurs nombreux pores, ils ont une très, très grande surface spécifique – comme une éponge – qui est nécessaire pour l’interaction avec le gaz. Et il faut modifier cette surface de manière à ce que le CO2 soit absorbé, mais qu’il puisse aussi être désorbé plus tard – en forte concentration. Grâce à la modélisation, nous essayons de déterminer à quoi doit ressembler la structure des pores pour que cette interaction ait lieu. Et bien sûr : comment pouvons-nous modifier chimiquement la surface de manière à ce qu’une molécule, lorsqu’elle la rencontre, y adhère et réagisse.
Des voix sceptiques expriment régulièrement que le « zéro net » ne pourra pas être atteint d’ici 2050 malgré de nombreux efforts. Comment comptez-vous accélérer le processus d’introduction de nouvelles idées dans la pratique de la construction ?
Nous devons d’abord montrer qu’il existe des solutions réalisables. Et puis, bien sûr, vient très vite la question des coûts : il est absolument crucial que le CO2 obtienne un prix équitable. Tant que nous aurons des secteurs dans notre économie qui peuvent émettre du CO2 pratiquement gratuitement, il sera extrêmement difficile d’y établir des solutions neutres en CO2. Nous le voyons également en Suisse : selon que vous émettez du CO2 à partir de mazout, de diesel dans un véhicule ou de kérosène dans un avion, les taxes sont très différentes, voire inexistantes. La politique doit veiller à ce que tous les acteurs soient sur un pied d’égalité, car l’origine de la molécule de CO2 n’a aucune importance pour le climat.
Des objectifs ambitieux comme ceux de l’Empa nécessitent donc aussi un soutien. Si vous aviez un souhait à formuler au monde politique : Que serait-il ?
On discute actuellement d’une nouvelle loi sur le CO2 ; les avis divergent fortement. Il y a une école de pensée qui dit : la première loi a été rejetée parce que les gens ne veulent pas plus de taxes – il ne devrait donc pas y avoir de taxes supplémentaires dans le nouveau projet. Mais la question est alors de savoir comment faire bouger les choses. J’ai plutôt tendance à penser que, quelle que soit la source d’émission des gaz à effet de serre, chaque molécule doit être taxée ou soumise à une taxe en fonction de son effet. Mais cette taxe devrait être redistribuée à 100 % dans le sens d’une taxe d’incitation.
En l’état actuel des connaissances, pensez-vous que la Suisse atteindra le zéro net d’ici 2050 ?
Si nous le voulons, nous y arriverons. Il s’agit uniquement de savoir si nous le voulons – uniquement de cela.
Auteur : NORBERT RAABE
Peter Richner
Après des études de chimie et une thèse de doctorat à l’EPF de Zurich, Peter Richner a fait des recherches sur la spectrométrie de masse à plasma à l' »Indiana University » (États-Unis) et est arrivé à l’Empa en 1990.
A partir de 1995, il a été responsable du département « Corrosion/Protection des surfaces » et a pris la tête du département « Sciences de l’ingénieur » en 2002. Il est responsable du pôle de recherche « Energie » et est cofondateur du bâtiment expérimental NEST, qui a ouvert ses portes en 2016.
Below Zero
La vision « Below Zero » fait partie de l’initiative de recherche « CO2UNTdown » de l’Empa. Elle vise à concentrer et à mettre à profit l’expertise des chercheurs dans la lutte contre le changement climatique. Dans le cadre de « Below Zero », l’accent est d’abord mis sur le développement de nouveaux matériaux, suivi de leur mise à l’échelle et de leur mise en œuvre jusqu’à des projets pilotes et de démonstration – sur le nouveau campus de l’Empa, par exemple dans le bâtiment d’expérimentation et de démonstration NEST. Cela se fera à partir de deux ans environ après le début, en coopération avec des partenaires de l’industrie, qui seront également impliqués dans l’évaluation des nouvelles solutions – en vue d’une utilisation pratique dans le secteur de la construction.
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