Un monde encore dominé par les énergies fossiles

De nombreux scénarios énergétiques sont élaborés régulièrement par des organismes nationaux ou internationaux comme l’Agence internationale de l’énergie (AIE), le ministère de l’énergie des États-Unis (DOE), la Commission européenne, le Conseil mondial de l’énergie (CME) ou encore par des entreprises. Tous s’accordent sur un point : à l’horizon 2020-2030, la demande en énergie va augmenter sur la planète et les énergies fossiles continueront à satisfaire plus de 80 % de la demande. Même s’il est vraisemblable que les réserves pétrolières seront plus difficiles à trouver et à exploiter, les combustibles fossiles ont encore de beaux jours devant eux, les autres énergies n’étant pas aujourd’hui en mesure de prendre le relais.

Il ne faut donc pas compter à moyen terme sur l’amoindrissement des réserves pour réduire les émissions de gaz à effet de serre  . Est-il possible que l’humanité freine son développement et s’interdise de brûler les deux tiers d’une énergie accessible et relativement bon marché ? Selon l’AIE, à l’horizon 2030, les émissions dépasseront les 37 milliards de tonnes de CO₂ par an. En 2100, si aucune mesure n’est prise, il faut s’attendre, d’après les projections, à une hausse de la température moyenne comprise entre 2 et 6 °C, dont il est difficile à l’heure actuelle de prévoir l’étendue des conséquences écologiques et humaines.

Rapport spécial du GIEC   « piégeage et stockage du dioxyde de carbone », 2005

(version pdf)

 L’idée

Dans ce contexte, parmi l’éventail de solutions proposées, l’idée de piéger le gaz carbonique à la source d’émission chaque fois que cela est possible s’avère d’une urgente nécessité. Des recherches sont aujourd’hui engagées pour trouver une destination au CO₂ capté : fixation en un composé stable pour former des carbonates   selon un processus naturel, biofixation du CO₂ par photosynthèse de micro-algues, production de méthane avec du CO₂ grâce aux bactéries méthanogènes… Les recherches les plus prometteuses concernent la captage et le stockage géologique du dioxyde de carbone. Il s’agit de récupérer ce gaz là où il est produit en grande quantité, comme par exemple sur les cheminées industrielles et de le réinjecter dans le sous-sol.

L’idée de cette technique étant récente et liée à la découverte du réchauffement climatique, les véritables travaux de recherche n’ont commencé qu’au début des années 90. Dès le début, le stockage géologique du CO₂ s’est inscrit dans un cadre international au sein du programme « gaz à effet de serre   » de l’Agence internationale de l’énergie (programme AIE GHG) et le GIEC   publie un rapport sur ce sujet fin 2005 (pdf). Les recherches dans le domaine se multiplient et font aujourd’hui l’objet du plus grand intérêt dans la communauté scientifique, industrielle et politique. On distingue plusieurs pôles importants pour cette recherche : l’Europe, l’Australie, le Canada, les États-Unis et le Japon. Les échanges sont nombreux entre ces équipes. À l’heure actuelle, le captage et stockage du CO₂ est à une étape cruciale : la transition de la recherche à une réalité industrielle.

Schéma de principe du captage, transport et stockage géologique du CO₂

Dans les usines émettrices de CO₂ comme les centrales électriques, le CO₂ est capté par séparation des autres gaz pour être ensuite comprimé et transporté par gazoduc ou bateau jusqu’au lieu de stockage géologique : aquifères profonds, gisements de pétrole ou de gaz en voie d’épuisement, ou veines de charbon non exploitées.

 Capter le CO₂

L’idée est d’éviter l’émission de CO₂ dans l’atmosphère lors de l’utilisation d’ hydrocarbures. Mais on ne peut pas simplement détourner les fumées de combustion car celles-ci sont très pauvres en CO₂ (de quelques pourcents à 20 % de CO₂). Il faudrait alors énormément de volume pour stocker toutes ces émissions. C’est pour cela qu’il faut capter le CO₂, c’est à dire le séparer des autres composants qui l’accompagnent lors de la combustion. La technique impose cependant de travailler sur de grandes quantités, comme dans le cas des grands émetteurs fixes de CO₂ : en particuliers, les centrales thermiques, cimenteries, raffineries, usines sidérurgiques et autres installations industrielles, responsables de plus de 60 % des émissions de CO₂ dans le monde dues à l’utilisation de combustibles fossiles. Ces sources concentrées sont directement intéressées par le captage du gaz carbonique. Les techniques utilisées aujourd’hui, pour séparer le CO₂ des autres constituants (vapeur d’eau, azote…). sont relativement onéreuses. Elles explorent trois voies :

• La première récupère le CO₂ dilué dans les fumées de combustion (captage par postcombustion).
• La seconde consiste à réaliser une combustion à l’oxygène pur et non pas à l’air, de manière à obtenir des fumées concentrées en CO₂ (captage par oxycombustion).
• La troisième vise à extraire le CO₂ à la source en transformant le combustible fossile avant usage en un gaz de synthèse   (captage par précombustion).

 Transporter le CO₂

Différentes techniques existent pour transporter le CO₂ du lieu de captage au site de stockage. Compte tenu des volumes à déplacer, les seules solutions possibles pour le transport de ce gaz à grande échelle sont les gazoducs et les navires. Dans le cas du transport maritime, avec des bateaux du même type que ceux utilisés pour le gaz de pétrole liquéfié, le CO₂ peut être transporté sous forme liquide à pression modérée et à basse température. Dans les canalisations terrestres ou maritimes, il sera en phase dense, sous une pression supérieure à 74 bar (état dit « supercritique   »). Le transport par gazoduc est déjà couramment utilisé aux États-Unis. Mais les infrastructures devront être considérablement augmentées pour satisfaire la demande.

 Stocker le CO₂ dans le sous-sol profond

Après son captage, le CO₂ doit être stocké dans le sous-sol profond pour plusieurs siècles au moins, et ceci en toute sécurité. Plusieurs options sont envisagées :

• le stockage dans les aquifères profonds, première filière en termes de capacité et de répartition géographique ; les experts estiment les capacités de stockage dans les aquifères à plusieurs milliers de milliards de tonnes ;
• le stockage dans les gisements de pétrole et de gaz épuisés, une option d’autant plus intéressante que l’injection de CO₂ peut aider à mieux récupérer des hydrocarbures ;
• le stockage dans les veines de charbon des gisements non encore exploités, l’injection pouvant s’accompagner d’une production de méthane (gaz naturel) valorisable commercialement ;
• le stockage dans des roches basiques (basaltes, péridotites…) assurant en même temps la minéralisation du CO₂ par carbonatation des silicates.

Un temps envisagé, le stockage océanique fait partie des options qui ont été abandonnées en raison des grandes incertitudes à la fois sur l’impact à long terme d’une augmentation de CO₂ sur l’écosystème marin et aussi sur le temps de résidence du CO₂ dans l’océan.

Dans tous les cas, les aspects techniques, financiers et sociétaux devront être encore traités pour que cette idée nouvelle se concrétise et accompagne efficacement la politique de réduction des gaz à effet de serre   dans l’atmosphère.