Permis à polluer pour les uns, unique solution pour décarboner certaines industries pour les autres, la capture de CO2 est de toutes les attentions. La technologie n’est pas nouvelle : elle est née en 1972 aux États-Unis pour permettre d’extraire davantage de pétrole des vieux puits en y réinjectant du CO2. On parle d’enhanced oil recovery (EOR). Le sujet intéresse maintenant les industriels qui cherchent à décarboner leur production. Et en premier lieu ceux qui ne peuvent pas électrifier leurs procédés.
Les cimentiers sont les premiers concernés, avec 30 projets en développement ou à l’étude dans le monde, pour 29 millions de tonnes de CO2 (MtCO2) par an. Un seul est opérationnel depuis décembre 2024, chez Heidelberg Materials, à Brevik, en Norvège. Les usines de chaux et les incinérateurs (dits «unités de valorisation énergétique des déchets», ou UVE) sont aussi de bons candidats à la capture de carbone. «Sur une UVE, on peut capturer jusqu’à 0,5 MtCO2 par an», indique Christophe Malaurie, le responsable de la division décarbonation de Technip Energies.
La solution a aussi le vent en poupe pour produire de l’hydrogène dans les raffineries des pétroliers et les usines d’ammoniac, notamment pour la production d’engrais, en captant le CO2 issu du vaporeformage du gaz naturel par lavage aux amines, la technologie la plus mature. On parle alors d’hydrogène et d’ammoniac bleus. Des technologies de captage sont également mises au point pour décarboner les centrales électriques qui brûlent du charbon, de la biomasse et du gaz naturel, soit en agissant avant la combustion, soit en captant le CO2 dans les fumées. En revanche, le captage est moins pertinent pour l’acier, qui a d’autres voies de décarbonation. La seule unité installée sur une aciérie, par Adnoc aux Émirats arabes unis, est destinée à de l’EOR.
Avec les aides prévues dans l’Inflation reduction act, la technologie avait un bel avenir pour la production d’éthanol aux États-Unis, avec trois unités en construction et plus de quarante en développement. Du moins jusqu’à l’arrivée de Donald Trump à la tête du pays. Il pourrait remettre en cause les mécanismes d’aide aux énergies vertes qui font de l’ombre aux énergies fossiles. Sa première victime, le cimentier le cimentier français Vicat a vu la subvention de son projet Lebec annulée mardi 3 juin. Nécessaire à la production de carburants aériens durables de synthèse (e-SAF), la capture de CO2 biogénique (issue de la fermentation industrielle) sur des papeteries ou des unités de méthanisation émerge aussi, notamment en France.
Un démarrage lent dans le monde entier
Une chose est sûre : pour suivre une trajectoire ambitieuse de réduction des émissions, la capture de CO2 semble incontournable. L’Agence internationale de l’énergie indique qu’il faudrait en capter 1 gigatonne par an à partir de 2030 et cinq fois plus à l’horizon 2050. Pour la France, il s’agirait de 4 à 8 MtCO2 par an à l’horizon 2030, de 12 à 20 MtCO2 d’ici à 2040 et de 30 à 50 MtCO2 à l’horizon 2050. Le pays part quasiment de zéro, hormis une installation d’Air Liquide à Port-Jérôme-sur-Seine (Seine-Maritime). De premiers projets émergent. Le cimentier Vicat veut capter 1,2 million de tonnes de CO2 sur sa cimenterie de Montalieu-Vercieu (Isère). Et la start-up Verso Energy a quatre projets de captage de CO2 biogénique sur des papeteries pour produire des e-SAF.
On est aussi loin du compte au niveau mondial. Seuls 50 MtCO2 sont aujourd’hui captées, principalement pour de l’EOR (pas vraiment vertueux), lequel concerne 34 des 52 unités en opération, selon le Global CCS Institute. Seules 44 installations, pour 51 MtCO2 supplémentaires, sont en construction, dont 9 pour de l’EOR. Et 563 MtCO2 de projets sont prévus à l’horizon 2030, dont 236 Mt aux États-Unis, 197 Mt en Europe et 53 Mt en Asie. À peine la moitié de ce qui serait nécessaire pour rester sur une trajectoire de 2 °C de réchauffement climatique.
Côté technologies, le captage en postcombustion par lavage aux amines ou au solvant, adapté à des fumées avec moins de 15 % de CO2, mais assez énergivore, «est la seule technologie déployée à grande échelle», observe Christophe Malaurie. Toutes les autres ont passé le stade du démonstrateur, comme l’oxycombustion et les membranes, ou du pilote industriel, comme la cryogénie et l’adsorption. C’est aussi le cas de la capture directe dans l’air (DAC, pour direct air capture), avec quatre unités en opération, deux en construction dont une de 500 000 tCO2 par an au Texas et 14 en développement. Une voie prometteuse, d’autant que le DAC pourrait être adapté à des industries avec de faibles taux de CO2 dans leurs émissions, notamment l’aluminium (1 %). Rio Tinto et le norvégien Hydro y travaillent. Le DAC peut s’insérer dans des projets innovants comme le pilote Octopus, en Corée du Sud, sur une unité de dessalement.
Difficile équilibre commercial
Ne manque plus que le modèle économique pour développer ces technologies, et ce n’est pas un détail. Pour l’heure, les projets en opération sont financés par les pétroliers ou subventionnés par les États. C’est le cas en Norvège avec le projet Longship, qui regroupe deux sous-projets, ceux de la cimenterie de Brevik et de l’UVE Celsio d’Oslo. Une première version avait été abandonnée car jugée trop chère. Le coût du captage varie, de 40 euros la tonne sur des centrales à charbon chinoises à 120 euros selon l’industrie, la composition du gaz, la complexité des technologies à mettre en place et l’énergie nécessaire. C’est souvent bien au-dessus de celui sur les marchés (environ 65 euros en Europe).
D’autant qu’il faut ajouter les coûts de transport qui oscillent de 2 à 15 euros la tonne par canalisations et de 12 à 30 euros par tonne par bateau. Et ceux du stockage souterrain ou sous-marin, qui vont de 5 à 35 euros la tonne. « Les coûts s’ajoutent. Il y aura autant de projets différents que de sites industriels. Donc autant de prix selon les types de déploiement », explique Paula Coussy, la cheffe de projet externalités CO2 de l’Ifpen. Au total, la facture pour une chaîne de captage et stockage de CO2 peut varier de 50 à 200 euros la tonne. Impossible à supporter sans aides publiques et sans une réglementation incitative. Face à d’autres priorités géopolitiques, la décarbonation de l’industrie risque néanmoins de passer au second plan. Aux Etats-Unis, le ministère de l'énergie a annoncé la résiliation de 24 subventions dont celle du projet du cimentier français Vicat Lebec en Californie. Le captage de CO2 pourrait rester encore un moment sur la ligne de départ. #
6 procédés en lice :
Absorption chimique (postcombustion) : Le CO2 est capté dans une solution aqueuse liquide par des solvants (amines, carbonates), qui sont régénérés par chauffage.
Pour un taux de CO2 dans les fumées inférieur à 15 % (cimenteries, papeteries, ammoniac, sidérurgie…)
Maturité industrielle TRL 9*
Adsorption physique (postcombustion) : Des tamis moléculaires solides (charbon actif, zéolithes, métaux poreux, réseaux métallo-organiques) captent le CO2 à la surface, d’où il est extrait par de la chaleur.
Pour émissions de CO2 intermittentes ou diluées (centrales à gaz, pétrochimie…)
Phase préindustrielle TRL 7-8*
Membranes (postcombustion) : Les membranes (polymères, céramiques, hybrides) agissent comme des filtres à CO2. Des gradients de pression favorisent l’adsorption.
Pour les gaz riches en CO2 ou de faible volume (pétrochimie…)
Précombustion : Cette technique se décompose en trois étapes : gazéification du combustible par chauffage en présence de vapeur et d’oxygène pour produire un syngaz (H2 + CO) ; conversion du CO en CO2 ; séparation du CO2 par lavage.
Pour les centrales électriques au charbon, la biomasse ou le gaz et l’hydrogène bleus
Phase préindustrielle TRL 6-8*
Cryogénie : Le flux de fumées est refroidi à très basse température (- 50 à - 100 °C) pour séparer le CO2 par condensation et distillation des composés volatiles, ce qui permet de récupérer un CO2 liquide très pur.
Pour les fumées avec plus de 15 % de CO2 (cimenteries, chimie)
Phase préindustrielle TRL 7-8*
Oxycombustion : L’oxygène pur est utilisé à la place de l’air pour la combustion, ce qui permet de produire un gaz riche en CO2 et en vapeur d’eau plus facile à capturer.
Pour les cimenteries, les fonderies, les verreries, la céramique et les UVE
Démonstrateur TRL 4-5*
Un secteur en effervescence
50 MtCO2 de capacités installées
51 MtCO2 en construction
563 MtCO2 de projets annoncés d’ici à 2030
(Source : Global CCS Institute)
