Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich ont examiné dans quelles mesures le captage direct de dioxyde de carbone dans l’air ambiant pouvait contribuer à retirer efficacement des gaz à effet de serre de l’atmosphère. Résultat: si le processus est minutieusement planifié, par exemple en ce qui concerne l’emplacement et la mise à disposition de l’énergie nécessaire, il permet d’éliminer le CO2 de manière efficace sur le plan climatique. Les chercheurs ont publié leur analyse dans la revue spécialisée Environmental Science & Technology.
Le captage direct du carbone dans l’air ambiant suivi de séquestration (direct air carbon capture and storage (DACCS) en anglais) est une technologie relativement nouvelle qui vise à éliminer du dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère. Comme elle devrait permettre de capter d’importantes quantités de CO2, elle pourrait ainsi réduire l’effet de serre auquel il est associé. Dans le cadre d’une étude, des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer PSI et de l’ETH Zurich viennent d’examiner le degré d’efficacité de cette technique, avec un procédé spécifique qui pourrait être mis en œuvre en fonction de différentes configurations. Pour ce faire, ils ont analysé en tout cinq configurations différentes de captage de CO2 atmosphérique et leur application sur huit sites différents dans le monde. L’un de leurs résultats montre que, suivant la combinaison de technologie utilisée et d’emplacement géographique, le CO2 peut être éliminé de l’air ambiant avec une efficacité allant jusqu’à 97%.
Pour extraire du CO2 de l’atmosphère, il faut d’abord faire passer l’air sur ce qu’on appelle un absorbant à l’aide de ventilateurs. Cet absorbant fixe le CO2 jusqu’à ce que sa capacité d’absorption du gaz à effet de serre soit épuisée. Puis, lors de la deuxième étape dite de désorption, le CO2 est retiré de l’absorbant. Suivant les absorbants, le processus se déroule à des températures relativement élevées pouvant atteindre jusqu’à 900 °C, où à des températures plutôt basses, au alentour de 100 °C. Outre l’énergie nécessaire à la fabrication et à la construction d’une installation adéquate, ce sont surtout l’utilisation des ventilateurs et la production de la chaleur nécessaire qui induisent des émissions de gaz à effet de serre. «Pour que l’utilisation de cette technologie puisse être considérée comme raisonnable, il faut que les quantités de gaz à effet de serre qu’elle induit soient nettement inférieures aux quantités de CO2 qu’elle permet de séquestrer», souligne Tom Terlouw, chercheur au Laboratoire d’analyses des systèmes énergétiques du PSI et premier auteur de l’étude.
Efficacité: jusqu’à 97%
Dans le cadre de leur étude, les chercheurs ont examiné en détail les installations DACCS de la société suisse Climeworks. Ces installations fonctionnent avec un procédé à basse température. Les chercheurs du PSI ont analysé l’utilisation de cette technologie sur huit sites dans le monde: au Chili, en Grèce, en Jordanie, au Mexique, en Espagne, en Islande, en Norvège et en Suisse. Pour chaque site, ils ont calculé le total des émissions de gaz à effet de serre sur l’ensemble du cycle de vie d’une installation. Ils ont comparé par exemple l’efficacité de la méthode si le courant nécessaire était fourni par des centrales solaires ou s’il provenait du réseau électrique national existant. Comme source d’énergie thermique, ils ont modélisé plusieurs scenarios : des installations solaires thermiques, de la chaleur résiduelle de processus industriels, ou encore des pompes à chaleur. Pour leur étude, les scientifiques ont élaboré cinq configurations différentes de capture de CO2 de l’atmosphère pour chacun des huit sites. En termes d’efficacité et d’élimination effective des gaz à effet de serre grâce à l’utilisation de DACCS, les résultats présentent une énorme variation et vont de 9% à 97%.
Un procédé qui ne remplace pas la réduction des émissions
«Néanmoins, les technologies de captage du CO2 doivent être envisagées uniquement en complément d’une stratégie générale de décarbonisation, autrement dit de réduction des émissions de CO2, elles ne sauraient remplacer celle-ci, souligne Christian Bauer, lui aussi chercheur au Laboratoire d’analyse des systèmes énergétiques et coauteur de l’étude. Pour atteindre les objectifs de l’Accord de Paris sur le climat, elles peuvent s’avérer utiles. Car certaines émissions restent inévitables, comme celles issues de l’agriculture.» Il estime ainsi qu’un objectif zéro émission nette ne peut être atteint qu’à l’aide de technologies d’émissions négatives appropriées.
Institut Paul Scherrer/Sebastian Jutzi
La capture est aisée (les plantes le font aussi très bien et gratuitement!). Mais ensuite que se passe-t-il avec le CO2? Si c’est pour l’injecter dans une serre alors quasiment tout repart à l’atmosphère… Inutile!
Pour séquestrer durablement le carbone, il vaut mieux le convertir en carbonate (craie), c’est ce qui se passe dans les océans où les coquilles de crustacés, coraux etc… finissent par sédimenter et former des couches géologiques.
La séquestration gazeuse ou sous forme d’hydrates (forêts, …) n’est pas durable. Soit les hydrates brûlent dans des incendies, soit elles se décomposent en différents gaz carbonés qui retourneront à l’état de CO2 sous l’action des UV notamment.
Conclusion, élevons des huitres ! Mangeons les et enfouissons les coquilles au fond des fosses maritimes ou construisons des maisons en chaux. La chaux produit des solides voisins du marbre (qui est un carbonate). Au final, ces matériaux sont stables pendant des millions d’années
La séquestration du carbone se fait dans des formations géologiques qui ont su retenir des gaz ou du pétrole pendant des millénaires, ça se fait déjà et ça ne pose pas de problème. La question est de trouver un procédé efficace et économique pour en retirer des quantités gigantesques dans un air qui n’en contient que 0.04% volume. Il ne suffit pas de le capturer, il faut aussi le comprimer fortement et l’injecter, ça consomme beaucoup d’énergie.