Pas de captage de CO2 sans digital chez Total

L'électrification de ses activités et la compensation carbone ne vont pas suffire à Total. Pour atteindre la neutralité carbone en 2050, y compris sur son scope 3 (les produits vendus) en Europe, comme il l’a annoncé en mai, le groupe doit massivement déployer le captage, le stockage et la valorisation du dioxyde de carbone (CO2), ou CCUS (Carbon capture, utilization and storage en anglais). Et vite.

Dès 2017, il a décidé d’investir avec Shell et Equinor, dans Northern Lights, un projet industriel norvégien de transport et de stockage sous-marin de CO2 en mer du Nord. Il a créé aussi la même année une unité dédiée à ces technologies et consacre 10 % de son budget de R & D (968 millions de dollars en 2019) au domaine, avec une équipe de 80 personnes s’appuyant sur 150 partenaires académiques et industriels et neuf centres de recherche, notamment celui de la division exploration production à Lacq (Pyrénées-Atlantiques). Total y teste une version compacte de la technologie de captage rapide de CO2 des fumées industrielles par l’adsorption dans un solide poreux à base de nanotubes de carbone du canadien Svante. Les équipes planchent également sur l’absorption du CO2 gazeux avec des solvants liquides et la culture des micro-algues, qui en sont friandes, pour produire des biocarburants. Le groupe pétrolier développe également des outils de mesure de séquestration de CO2 dans les sols et les eaux souterraines.

Simuler le stockage sous-marin

Des travaux scientifiques qui mêlent « géoscience, biologie, chimie et sciences du numérique, avec une volonté d’intégrer de nouveaux outils et d’aller plus loin dans notre capacité de simulation », explique David Nevicato, le responsable du programme R & D CCUS. Si Total et ses partenaires norvégiens maîtrisent bien les technologies de stockage du CO2 dans les aquifères salins sous-marins en mer du Nord, « nous avons besoin d’outils de simulation pour représenter où se trouve la poche de CO2 dans le réservoir, pour suivre son évolution dans le temps et savoir où elle sera dans cent ans », détaille David Nevicato. Malgré Pangea, son supercalculateur, l’expertise de Total en géoscience ne suffit plus. « Nous devons adopter de nouvelles approches », précise Philippe Cordier, chargé de la recherche calcul scientifique du programme. Le groupe vient de lancer un simulateur open source dédié au stockage géologique de dioxyde de carbone à l’échelle de la gigatonne, GeoSX, avec le laboratoire national Lawrence Livermore du département de l’Énergie des États-Unis et l’université de Stanford. Il utilise aussi la simulation numérique pour apprendre à maintenir une injection de C02 liquide durant tout le processus dans les anciens réservoirs de gaz. « Et nous travaillons avec le laboratoire souterrain du Mont Terri, en Suisse, pour bien comprendre comment le CO2 interagit avec les failles géologiques », précise David Nevicato.

Sélectionner micro-algues et matériaux synthétiques

Si le stock du CO2 a surtout besoin d’être sécurisé, il reste encore à inventer des technologies de captage plus efficaces et moins chères. Pour les fumées industrielles, Total travaille avec des procédés essentiellement chimiques. Mais pour synthétiser de nouveaux matériaux capables de capter plus efficacement le CO2 dans l’air (Direct air capture, DAC), la simulation numérique classique ne suffit pas. C’est du côté de l’informatique quantique que Total doit de se tourner. « Cela permettra des simulations dans des temps plus raisonnables et avec moins d’approximations, espère Philippe Cordier. D’ici trois à cinq ans, nous devrions pouvoir commencer à simuler des systèmes intéressants. » En attendant, Total avance sur la partie algorithmique grâce au simulateur quantique d’Atos.

L’intelligence artificielle est elle aussi mise à profit pour développer le CCUS. Conçus en partenariat avec le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ses outils permettent d’identifier les meilleures souches de micro-algues qui se nourriront du CO2 de l’air pour se développer avant d’être transformées en biocarburant. Des algorithmes d’IA pour le screening à haut débit, développés en collaboration avec les universités de Toronto et Stanford et le laboratoire Lawrence Livermore, permettent d’identifier les meilleures cellules électrochimiques utilisables dans l’électro-réduction du CO2 afin de le transformer en éthylène en une seule étape. Grâce à ses capacités d’analyse d’images satellites, l’IA va aussi être mise à contribution pour mesurer plus précisément la capture de CO2 dans les forêts que Total va gérer, en fonction de l’âge des arbres et par l’identification des feuillages. Début 2020, pour amplifier sa décarbonation, Total a créé une business unit chargée de la préservation des forêts dotée d’une enveloppe de 100 millions d’euros.