Plongée au coeur de l'Islande, laboratoire de l’industrie du CO2

En contrebas de la chaîne volcanique Hengill, l’usine Orca rutile sous le soleil d’été islandais. Posés sur un champ de lave noire, à une trentaine de kilomètres de Reykjavík, six blocs aux dimensions de conteneurs maritimes arborent de gigantesques persiennes d’où s’échappe un léger ronronnement. Inaugurée par la start-up suisse Climeworks en septembre 2021, l’improbable structure ne rappelle rien de connu. Pour cause : sa production est faite d’« émissions négatives ».

En clair, elle ôte quelques molécules du dioxyde de carbone (CO2) de l’atmosphère, avec l’espoir de limiter le réchauffement climatique. Un travail de Sisyphe, emblématique des espoirs d’une poignée d’acteurs dans le monde qui œuvrent à créer une nouvelle industrie du CO2. Avec l’Islande comme terrain d’expérimentations, ils aspirent à faire de la petite molécule un déchet parmi d’autres, pour le récolter, l’évacuer, voire le valoriser.

Pascal Guittet

L’usine de Climeworks doit brasser d’énormes masses d’air en continu pour capter sa très faible concentration de CO2.

Ce matin-là, trois techniciens de maintenance sont à pied d’œuvre. Ils enlèvent des protections en forme d’édredons gonflables fixées sur des ventilateurs et remplacent une partie des lattes de bois noir habillant l’édifice. Deux conteneurs ont été temporairement retirés. « Orca est notre première usine commerciale et sort d’un hiver particulièrement rude. Nous apprenons sur son fonctionnement en conditions réelles », justifie la porte-parole de Climeworks, Bryndís Nielsen.

Une phase de rodage avant d’atteindre un rythme de croisière, à 4 000 tonnes de CO2 captées par an, soit 10 000 allers-retours Paris-Reykjavík en avion. La tâche est difficile : moissonner le dioxyde de carbone, qui ne constitue que 0,042 % de l’air ambiant, suppose d’aspirer beaucoup d’air via des ventilateurs. Dans les conteneurs, une poudre à base d’amines piège les molécules de CO2 passant à sa portée. Une fois la poudre saturée, un bain de vapeur proche de 100°C la pousse à relâcher sa proie, sous forme de flux de CO2 pur. Climeworks ne dévoile ni les performances ni la consommation d’énergie de ce système. 

L’Islande, bac à sable de l'industrie du captage et stockage du CO2

Reste que la petite installation semble dérisoire. En 2021, 36 milliards de tonnes de CO2 ont été émises dans le monde. Orca en avalera un dix-millionième, soit l’équivalent de trois secondes d’émissions… Climeworks, qui a levé 600 millions d’euros fin juin, n’en est qu’à ses débuts. À l’horizon, des pelleteuses construisent sa prochaine usine, Mammoth, qui vise la capture de 36 000 tonnes de CO2 par an. La start-up prévoit d’atteindre des millions de tonnes vers 2030… Un plan lointain, et insuffisant même en cas de réussite, reconnaît Bryndís Nielsen, qui souligne que « le captage direct dans l’air [DAC, ndlr] n’est pas la solution miracle. Diminuer les émissions doit rester la solution numéro un, deux, trois et quatre ! »

Pascal Guittet

L’usine Orca, encore en phase de rodage, devrait atteindre un rythme de croisière de 4 000 tonnes de CO2 par an en 2023.

Pour comprendre pourquoi l’Islande est devenue l’un des bacs à sable de cette nouvelle industrie, il suffit de tourner la tête vers les nuages de vapeur d’Hellisheiði. À cinq minutes à pied d’Orca, cette centrale géothermique, qui mobilise le volcanisme de l’île, produit en masse de l’électricité et de la chaleur bas carbone. Deux énergies dont le DAC est gourmand, en raison de ses besoins énergétiques et de la nécessité de ne pas obérer son bilan carbone, et qui attire les expérimentateurs. Lesquels peuvent profiter des larges ressources géothermiques et hydroélectriques du pays, véritable havre énergétique. Pas moins de 80 % de son électricité alimentent l’industrie lourde, les fonderies d’aluminium en particulier.

La lave, réserve inépuisable de basalte

L’autre atout islandais, qui a fini de convaincre Climeworks, s’observe… en baissant les yeux. Toujours près d’Hellisheiði, Thomas Ratouis, ingénieur français de la start-up Carbfix, ramasse un caillou. Cette lave solidifiée, qui compose les paysages tourmentés dont raffolent les touristes, est à ses yeux une heureuse réserve de basalte. « Une roche très poreuse, qui fonctionne comme une éponge pour le CO2 », pointe le géologue, chargé de la modélisation des réservoirs chez Carbfix.

Filiale de l’énergéticien OR, aussi propriétaire de la centrale d’Hellisheiði, créée en 2019 à la suite d’un projet européen, cette start-up est pionnière mondiale de la séquestration du dioxyde de carbone. Une étape indispensable qui, après le captage, vient emprisonner le gaz, que ce soit dans d’anciens puits de pétrole ou, comme ici, en le transformant en roche.

Pascal Guittet

Carbfix a installé une colonne de lavage à l’eau dans la centrale d’Hellisheiði pour capter le soufre et le CO2 émis par la remontée d’eaux géothermales.

Thomas Ratouis pénètre dans un étrange igloo tout en façades métalliques. En face d’une tête de puits d’injection plus grande que lui, il décrit : « Nous mélangeons le CO2 avec de l’eau, puis nous l’injectons à 2 km sous terre, où il s’infiltre dans les failles du basalte et réagit avec lui pour former des minéraux carbonatés très stables à long terme. » Carbfix a déjà séquestré près de 90 000 tonnes de CO2. Issues des cheminées d’Hellisheiði, elles ont été captées via une colonne de lavage à l’eau. Un type de captage dit « au point d’émission », moins onéreux à la tonne que le DAC en raison de la forte concentration du CO2 dans les fumées industrielles, et dont Carbfix prévoit qu’il fournira la grande majorité du gaz à séquestrer.

Pascal Guittet

Carbfix envoie le CO2 dissout dans l’eau à 2 km de profondeur via des puits de réinjection de l’eau géothermale.

La prise de conscience de l’urgence climatique et les derniers modèles du Giec ont donné une nouvelle légitimité au captage, à la séquestration et à la réutilisation du carbone (ou CCUS). Et les financements publics comme l’achat volontaire de crédits carbone coûteux prolifèrent. Microsoft, par exemple, s’est engagé en juillet à acheter pour 10 000 tonnes de crédit carbone à Climeworks. Pour surfer sur l’effervescence, Carbfix va installer un DAC Park dédié à l’installation de démonstrateurs innovants à proximité d’Hellisheiði. Parmi les partenaires potentiels, deux américains : Heirloom, qui mise sur des roches pour capter le CO2, et Verdox, qui regarde du côté des réactions électrochimiques. Pour passer à l’échelle, la pépite islandaise prévoit aussi un terminal géant de séquestration du carbone, Coda, qui devra en injecter sous terre 3 millions de tonnes par an dès 2030.

Pascal Guittet

Une fois injecté dans le sous-sol, le CO2 réagit avec le basalte et prend la forme de minéraux carbonatés blancs qui se logent dans les pores de la roche volcanique.

Intérêt croissant des investisseurs

Les financements commencent à irriguer cet embryon de filière. « L’argent des fonds de capital-risque afflue pour la bataille climatique. Comme la fenêtre d’action face au réchauffement est très étroite, il faut aller vite et ne pas perdre six mois par ci ou par là pour des questions bureaucratiques », explique Kjartan Ólafsson, assis sur un canapé au Transition Labs, qu’il dirige au cœur du vieux Reykjavík. Cofondé avec Davíd Helgason, le créateur du moteur graphique Unity, cet accélérateur se met au service des start-up du secteur pour faciliter leur déploiement… et favoriser la baisse tant attendue du coût de leur technologie.

Pascal Guittet

Running Tide, une start-up hébergée au Transition Labs, conçoit une solution de capture de carbone fondée sur les propriétés des algues [à gauche : Davíd Helgason, à droite : Kristinn Hróbjartsson].

De quoi convaincre Running Tide de traverser l’Atlantique et d’installer en Islande une partie de ses équipes. Low-tech, le système de cette société américaine veut tirer parti de l’énergie du soleil, des courants océaniques et de la gravité. La méthode ? Faire pousser du varech, une algue brune à croissance rapide, sur une myriade de « bouées » de bois assemblées avec un liant calcaire et lâchées dans l’océan. En se dissolvant, le calcaire ferait couler les algues devenues grandes, donc gorgées de carbone, au fond de l’océan. « L’Islande est l’endroit parfait pour nos déploiements : l’île est bien située, les pouvoirs publics nous soutiennent, tandis que l’expérience maritime des ingénieurs formés dans l’industrie de la pêche est précieuse », liste le directeur de la start-up sur l’île, Kristinn Hróbjartsson.

Chaque conversation rappelle l’optimisme technologique de la Silicon Valley américaine et le mot d’ordre du développement rapide qui a fait son succès. Au risque de se heurter à certaines limites ? Récemment, le magazine MIT Technology Review pointait les doutes scientifiques qui planent sur un largage massif de varech tel qu’envisagé par Running Tide. Qu’il s’agisse de sa capacité réelle à séquestrer du carbone ou de ses conséquences sur la biodiversité océanique. « Nous souhaitons aller le plus vite possible mais sans nous précipiter, rassure Kristinn Hróbjartsson. Commencer des déploiements dans le monde réel depuis l’Islande, en collaborant avec des agences scientifiques indépendantes, nous renseignera aussi sur les impacts. »

Pascal Guittet

À la plage de Nauthólsvík, les habitants de Reykjavík profitent de la géothermie pour se baigner au chaud en plein air.

Méthanol vert et kérosène de synthèse

Baisse de 55 % des émissions en 2030, neutralité carbone en 2040, sortie des combustibles fossiles d’ici à 2050… Les ambitions climatiques de l’Islande expliquent aussi un certain emballement. Le captage semble parfois indispensable, d’autant que le CO2 pourrait aussi devenir une matière première, remplaçant les ressources fossiles dans l’industrie et les transports, imagine le gouvernement. Une vision partagée par Hal Oskarsson. L’homme d’affaires a créé l’entreprise Carbon Iceland en 2020 pour édifier un parc industriel « valorisant le CO2 sous forme de produit afin de rendre le captage profitable ».

Il prévoit de capter du dioxyde de carbone dans les fumées puis dans l’air, en reprenant pour cela la technologie du canadien Carbon Engineering, qui doit voir le jour à l’échelle industrielle au Texas en 2024. Son usine, prévue pour 2026, devrait aspirer 1 million de tonnes de CO2 par an à terme. À cela devraient s’adjoindre d’autres briques technologiques pour faire du CO2 la base de carburants « neutres en carbone », tels du méthanol vert pour le transport maritime ou du kérosène de synthèse pour l’aviation.

Guittet Pascal

L’usine pilote de CRI a montré que produire du méthanol de synthèse vert, combinant hydrogène électrolytique et CO2, est possible.

La corrosion des colonnes de distillation de Carbon Recycling International (CRI) rappelle que ce n’est pas simple. Mis en service en 2012 à une cinquantaine de kilomètres de Reykjavík, ce pilote industriel, qui bénéficie de la production de la centrale géothermique de Svartsengi – d’où son odeur d’œuf pourri –, peut synthétiser 4 000 tonnes de méthanol à l’année. Mais son produit n’a pas trouvé preneur en Islande. « Je viens une fois par semaine pour faire tourner les pompes et maintenir l’installation en état, mais nous ne produisons plus depuis trois ans », regrette Daníel Fjeldsted, l’ingénieur qui s’occupait du site.

Après avoir séparé le CO2 du sulfure d’hydrogène (H2S) émis dans les fumées de Svartsengi, CRI l’associait à de l’hydrogène vert afin de transformer le tout en méthanol. CRI doit mettre en service en Chine fin 2022 une usine capable de produire 110 000 tonnes de méthanol. Un débouché appréciable, juge Émeric Sarron, ingénieur centralien et directeur de la technologie de CRI. « L’Islande est idéale pour les premiers projets : nous y avons prouvé que le recyclage de dioxyde de carbone n’est pas une idée folle », conclut-il.

Pascal Guittet

La lave fraîche autour de Fagradalsfjall montre que les éruptions volcaniques sont encore une réalité sur l’île.

Un futur écosystème industriel circulaire

Les énergéticiens islandais sont convaincus que la donne a changé. « CRI était en avance sur son temps, mais les e-carburants sont indispensables pour la transition énergétique islandaise », explique Jón Ásgeirsson. Responsable du Resource Park pour l’énergéticien privé HS Orka, propriétaire et exploitant de Svartsengi, il est chargé d’attirer des usines voisines pour créer un écosystème industriel circulaire lui assurant des débouchés. Le CO2 et l’électricité de Svartsengi pourraient servir à produire des carburants de synthèse et des légumes sous serre, tandis que des entreprises d’aquaculture profiteraient de l’eau et de la chaleur disponibles…

Le géant public Landsvirkjun a une stratégie similaire. Actif du côté des e-carburants, l’énergéticien se concentre aussi sur l’alimentation du futur et a signé un protocole d’accord avec la start-up britannique Deep Branch afin d’explorer la production de protéines pour l’alimentation de poissons d’élevage à partir de CO2. Autant de nouvelles activités énergivores, au point que Landsvirkjun projette de doubler sa production d’électricité d’ici à 2040. Une perspective qui pourrait bien être le talon d’Achille du modèle, juge Finnur Ricart Andrason, responsable du climat chez les jeunes écologistes islandais. Attablé dans un bar de Reykjavík, devant un chaï latte au lait d’avoine, le Franco-Islandais reconnaît l’intérêt des technologies du carbone « dans le cadre d’un usage réfléchi et ciblé, qui ne nous détourne pas d’autres solutions systémiques ».

Mais l’équation ne sera pas simple à résoudre. Baigné dans la lumière mauve qui inonde sa ferme de microalgues, installée à côté d’Hellisheiði en 2017, Kristinn Hafliðason, le dirigeant de la start-up israélienne Vaxa Technologies ne s’en cache pas. « Notre système mobilise 1,5 mégawatt et transforme cette énergie en nourriture, via la photosynthèse des algues », résume-t-il. Bénéfice annexe : chaque kilo de ces microalgues cultivées capte en moyenne deux kilos de CO2.

Pascal Guittet

Chez Vaxa Technologies, la couleur de l’éclairage est adaptée aux préférences des microalgues cultivées.

De quoi utiliser quelques dizaines de tonnes de ce gaz par an. Peu, d’autant qu’il retourne à l’atmosphère une fois l’algue consommée… Mais « la valeur nutritionnelle de nos algues, en protéines et en acides aminés, leur permet de remplacer la viande de bœuf, qui produit énormément de CO2 », avance le cultivateur, qui rêve de pouvoir vendre des crédits carbone sur ce principe. Après la R & D, les pionniers de l’industrie du dioxyde de carbone devront aussi défricher leurs modèles économiques.

Toutes les photos : crédit Pascal Guittet