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Le captage et le stockage géologique du CO2, un potentiel d’environ 75 millions de tonnes de CO2 par an, soit 20% de nos émissions.

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Captage-et-stockage-CO2.jpgLe captage et le stockage géologique du CO2, un potentiel d’environ 75 millions de tonnes de CO2 par an, soit 20% de nos émissions.

L’ADEME a rendu dernièrement un avis sur le captage et le stockage géologique du CO2 (CSC) et estime le CSC, ne pouvant s’appliquer aux émissions des transports et de l’habitat, car trop diffuses, seules les émissions de la production d’électricité et les émissions industrielles concentrées sont concernées, représenterait un potentiel d’environ 75 millions de tonnes de CO2 par an, soit 20% des émissions françaises.

Les émissions mondiales de CO2 dues à l'activité humaine (émissions anthropiques) atteignent actuellement 30 milliards de tonnes par an. Une moitié est piégée naturellement dans les océans, les sols et les forêts.

Selon l’Agence internationale de l’énergie (AIE), les économies d’énergie pourraient représenter 38% de l'effort nécessaire de réduction des émissions mondiales de CO2 d’ici 2050 et les énergies renouvelables 17%. Le CSC pourrait y contribuer à hauteur de 19%. Cinq projets de CSC à grande échelle sont actuellement opérationnels dans le monde (en Norvège, Algérie, Canada et Etats-Unis). Quant à la valorisation du CO2, seules 0,5% des émissions mondiales annuelles en font l’objet à l’heure actuelle.

En France, les émissions de CO2 liées aux activités humaines sont d’environ 360 millions de tonnes par an.

Elles proviennent pour environ un tiers des transports, suivi de l’habitat, de l’industrie et du secteur énergétique.

Le fait d’une utilisation massive de combustibles fossiles (pétrole, gaz naturel et charbon), les concentrations en gaz à effet de serre ont considérablement augmenté depuis le XIXe siècle, en particulier le dioxyde de carbone (CO2), dont les émissions ont progressé de 80 % environ entre 1970 et 2004. Aucune solution unique ne permet aujourd’hui de répondre au défi de réduction des émissions de CO2, jugé en grande partie responsable du changement climatique. Il est donc nécessaire de mettre en œuvre un panel de solutions (économies d’énergie, énergies renouvelables, ...). Parmi les options technologiques envisagées figure le captage du CO2 émis en grande quantité lors de processus industriels tels que la production d’électricité, d’acier ou de ciment, pour le stocker de façon permanente dans le sous-sol. Cette technologie, appelée « Captage et stockage géologique du CO2 » (CSC) pourrait alors contribuer à réduire les émissions mondiales de CO2. En France, le captage et stockage géologique du CO2 pourrait représenter un levier d’action supplémentaire pour remplir l’objectif du Facteur 4 (division par 4 des émissions de gaz à effet de serre).

Le captage consiste à séparer le CO2 des autres gaz présents dans les fumées d’installations industrielles fortement émettrices (généralement plus de 100 000 tonnes de CO2 par an). Il est ensuite comprimé pour en diminuer le volume puis transporté par bateau ou par canalisation et injecté via un puits d’injection dans le sous-sol terrestre ou marin, où il est stocké.

De façon complémentaire, une partie du CO2 peut être valorisée après captage comme solvant ou réfrigérant, ou transformée dans des procédés chimiques ou biologiques pour former des intermédiaires chimiques, des carburants de synthèse ou encore des produits à haute valeur ajoutée, pour la pharmacie par exemple.

Dans son avis, l’ADEME a relevé plusieurs avantages à l’utilisation d’une telle solution :

- Une réduction massive et pérenne des émissions de CO2 Jusqu’à 90% des émissions de CO2 d’une installation pourraient être captées et stockées dans le sous-sol.

- Une opportunité pour les industries françaises

Malgré une production d’électricité fortement décarbonée et un marché local restreint, la France est aujourd’hui bien positionnée dans le domaine du CSC, à travers son secteur industriel et ses établissements publics de recherche et de formation. Les acteurs français sont présents tout au long de la chaîne : des activités de captage au stockage géologique du CO2. Pour nombre d’industriels français, maîtriser ces technologies constitue un enjeu stratégique, aussi bien pour le développement de parts de marchés à l’export que pour les applications industrielles en interne. De nouvelles réglementations en matière d’émissions de gaz à effet de serre, ou un niveau beaucoup plus élevé de la valeur du carbone évité, contribueraient à accélérer le déploiement de cette filière. En France, le CSC devrait concerner en premier lieu les installations industrielles, en particulier les secteurs comme la sidérurgie, le raffinage ou encore la cimenterie, qui disposent de moins de solutions alternatives pour réduire leurs émissions de CO2. La mise en œuvre de systèmes de captage pour des procédés industriels nécessite une adaptation des systèmes existants et même parfois des développements spécifiques pour répondre aux particularités de chaque procédé.

- De nombreuses possibilités pour stocker le CO2

Il existe à travers le monde de nombreuses formations géologiques dans lesquelles le CO2 pourrait être stocké. Le stockage géologique du CO2 peut se faire dans des aquifères salins profonds (au moins 1 000m) impropres à la consommation, des gisements de pétrole ou de gaz naturel épuisés, des veines de charbon inexploitables car trop profondes et d’autres types de formations géologiques, par exemple des basaltes.

Un encadrement réglementaire en place

Le stockage géologique du CO2 est encadré depuis 2009 par une directive européenne qui exige un stockage permanent et sûr pour l’environnement, prévenant et maîtrisant les remontées de CO2 vers la surface, tout en limitant les perturbations du milieu souterrain. Pour cela, avant l’injection du CO2, le site de stockage envisagé doit être étudié afin de s’assurer des garanties de sécurité, notamment de la stabilité géologique (faible risque sismique) et de l’étanchéité (roche de couverture étanche). Durant l'exploitation, des mesures de prévention rigoureuses doivent être mises en place. Avant l’injection et pendant plusieurs dizaines d’années après sa fermeture, le site doit être surveillé grâce à un ensemble d’outils de contrôle afin de s’assurer de la pérennité du site de stockage.

La France a transposé la directive européenne en droit national en octobre 2011 avec l’entrée en vigueur d’un décret d’application.

 

Toutefois, elle y a noté quelques freins :

Les principaux freins pouvant limiter le potentiel du CSC portent sur le coût économique et la consommation énergétique du procédé, les incertitudes quant aux capacités de stockage à terre et en mer, la connaissance et la maîtrise des risques environnementaux et sanitaires éventuels et la concertation autour des projets.

- Des coûts élevés et des perspectives de baisse incertaines Le captage du CO2 est d’ores et déjà une technologie industrielle, utilisée notamment pour la purification du gaz naturel. Toutefois, elle doit encore être adaptée pour une mise en œuvre sur des procédés industriels ou de production d’électricité.

Un des principaux verrous au développement du CSC est le coût de la technologie. Actuellement, le coût de la filière CSC est évalué à 60 euros en moyenne par tonne de CO2 évitée, dont les deux tiers pour le seul captage. Plus que les investissements, ce sont les coûts de fonctionnement qui pèsent aujourd’hui le plus lourd, le captage étant très énergivore. Les développements technologiques visent à réduire ces coûts afin qu’ils tendent vers la valeur des émissions évitées de CO2. Celle-ci devrait croître sur le long terme.

- Une technologie encore très énergivore

L’utilisation du CSC sur une installation peut générer une augmentation de la consommation énergétique d’environ 20 %. La mise au point de procédés plus économes en énergie devrait permettre d’améliorer, à terme, la compétitivité de la filière. Un autre levier d’action pour améliorer la compétitivité repose sur la valorisation d’une partie du CO2 capté.

- Les capacités réelles de stockage géologique à déterminer La quantification des capacités de stockage des formations géologiques repose à l’heure actuelle sur des estimations théoriques. Des projets de recherche contribuent à proposer des méthodologies pour estimer le potentiel des gisements en termes de validité et d’accessibilité. Seules des investigations approfondies des sites potentiels identifiés permettront de déterminer les capacités réelles de stockage.

- Des risques et impacts environnementaux et sanitaires à maîtriser Des incertitudes demeurent sur les risques accidentels et les impacts environnementaux et sanitaires de long terme qui pourraient résulter du CSC. Notamment, même s’il n’est pas toxique, le CO2 devient néanmoins dangereux lorsque sa proportion dans l’air atteint un certain seuil (au-delà de 5%), provoquant un manque d’oxygène. Les risques comprennent donc les fuites lors du transport ou du stockage, des risques industriels liés au captage, la possibilité d’une migration du CO2 stocké sur le long terme, l’incertitude sur le rôle des composés minoritaires (oxydes d’azote, de soufre, ...) injectés avec le CO2. Pour tout type de stockage, il est nécessaire de développer des méthodologies de gestion des risques, des techniques de fermeture des sites ainsi que des technologies permettant le suivi du comportement du CO2.

- Une concertation avec la population en amont des projets nécessaire Plusieurs enquêtes1 menées en France entre 2007 et 2010 montrent une notoriété croissante du sujet. Néanmoins, les retours d’expérience des premiers projets démonstrateurs de CSC à travers le monde placent la question de la faisabilité sociale comme une condition centrale du développement de la filière. En effet, face aux oppositions fortes, quelques pays sont allés jusqu’à interdire cette technique. La consultation et l’information des acteurs du territoire et des riverains bien en amont des projets sont primordiales.

 

En conclusion l’ADEME précise que la création d’une telle filière permettrait de développer des alternatives techniques pour réduire les émissions pour les secteurs industriels fortement émetteurs (sidérurgies, cimenteries, raffineries...) et contribuerait à favoriser l’émergence d’une filière industrielle française compétitive sur le plan mondial.

Sur la valorisation du CO2, l’ADEME attache une attention particulière aux travaux sur des technologies de rupture permettant d’augmenter les volumes de CO2 valorisés et démontrant l’efficacité énergétique ainsi que les bénéfices environnementaux des voies considérées.


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