D’imposantes rangées de ventilateurs noir encastrés dans de lourds caissons métalliques, empilés et reliés entre eux via une multitude de tuyaux argentés. L’installation, qui fait étrangement penser aux dispositifs sonores de certains festivals de musique électronique, ne ressemble à rien de connu dans le monde industriel. Et pour cause. Inaugurée le 8 septembre 2021 cette usine baptisée Orca et située à une trentaine de kilomètres de Reykjavik (Islande) veut ouvrir la voie d’un nouveau marché : capter du dioxyde de carbone (CO2) directement dans l’air pour l’enfouir sous terre, et limiter ainsi le réchauffement climatique. Un dispositif complexe tant le CO2 atmosphérique est peu concentré (à l'inverse des fumées industrielles), et à l’efficacité encore contestée, mais dont le constructeur suisse Climeworks espère bien prouver la viabilité de l'industrialisation pour faire essaimer le modèle. Et créer une nouvelle industrie.
Passage à l’échelle
Si le captage de carbone directement dans l’air n’est pas nouveau, la construction d’Orca (qui a débuté en décembre 2020) fait néanmoins figure de passage à l’échelle pour cette industrie naissante. Jusqu’alors, Climeworks et ses concurrents s’étaient contentés de pilotes, à l’image de l’usine Arctic Fox édifiée en Islande en 2017 et capable de capter une cinquantaine de tonnes de CO2 par an.
Climeworks L'air entre par les battants arrière, passe à travers un filtre captant le CO2 avant d'être recraché par les ventilateurs, à l'avant (© Climeworks)
En comparaison, les installations d’Orca visent à retirer 4000 tonnes de dioxyde de carbone de l’atmosphère annuellement, et devraient être en opération au moins 12 ans. Chaque année, Orca aspirera donc l'équivalent de l'impact de quelques centaines de voitures thermiques sur l’ensemble de leur cycle de vie, ou de 4000 vols Paris-New York. Un chiffre encore bas, reconnaît Climeworks, tout en pointant la multiplication par 80 en quatre ans de ses performances. L'usine consommera de l’énergie bas carbone, produite par la centrale géothermale voisine d’Hellisheidi.
Transformer le gaz en roche
Le principe du captage est simple. Composée de quatre unités comportant chacune deux collecteurs de la taille de conteneurs maritimes, Orca intègre six sous-cellule de captage par collecteur, elles-mêmes ornée de deux gigantesques ventilateurs pour y générer un flux d’air comportant du CO2 atmosphérique. Au sein des sous-cellules, des filtres dotés de sorbants chimiques captent le carbone, puis le relâchent tour à tour au cours d’une étape de chauffe à 100°C. Un procédé très optimisé par Climeworks : à chaque instant dans un collecteur, cinq filtres captent du carbone tandis que le dernier le libère, assurant une activité de captage en continu tout en permettant de mutualiser certains éléments nécessaire au chauffage, qui se déplacent automatiquement de ventilateur en ventilateur.
Le CO2 collecté est ensuite traité et mélangé à de l’eau puis envoyé sous terre via la technologie de la start-up Carbfix, où la rencontre du gaz avec les roches basaltes entraîne une réaction chimique… et la minéralisation du gaz à effet de serre indésirable.
Carbfix - Photo by Sandra O Snaebjornsdottir En contact avec le basalte sous terre, le CO2 réagit pour se solidifier (© Carbfix - Photo par Sandra O Snaebjornsdottir)
Première usine à réaliser le procédé à échelle industrielle, Orca souhaite donc démontrer «une toute nouvelle génération technologique : nous avons réduit la quantité de matériel, d’acier et d’autres métaux, nécessaires pour la même production de moitié», a expliqué le PDG et fondateur de Climeworks, Jan Wurzbacher, face à la presse. En quête de transparence et de validation, Climeworks a aussi certifié l’empreinte carbone de l’usine via une autorité indépendante, «dont l’étude confirme que les émissions grises produites par notre usine ne sont que de l’ordre de 10% du CO2 capté», a chiffré Jan Wurzbacher. Il a aussi pointé pointant qu’en terme de surface au sol requise, Orca est “1000 fois plus efficace que des arbres”.
Orca Les ventilateurs, comme l'étape de chauffe, sont alimentés par de l'énergie géothermale donc n'émettent que très peu de CO2, pointe Climeworks, sans dévoiler la consommation énergétique de l'usine (© Climeworks)
Seul bémol, alors que le captage direct de carbone est souvent critiqué pour sa consommation d’énergie, Climeworks ne fournit pas d’information sur ce point. “Nous n’avons pas de vision précise [de la consommation d’énergie du captage direct ndlr.], l’usine d’Orca nous donnera des informations concernant les performances techniques et économique à cette échelle”, a justifié Jan Wurzbacher, en pointant au passage que Climeworks a fait le choix de ne pas prioriser l’optimisation de la consommation énergétique d’Orca, mais ses performances économiques. Et que “l’optimisation énergétique sera notre tâche pour la prochaine génération d’usine”.
A la recherche d'un modèle economique
Le modèle est-il généralisable ? Si Orca a fait le pari de la géothermie, tous types d'énergies renouvelables peuvent servir à alimenter des usines de captage direct de carbone dans le monde, et le basalte dans lequel le CO2 se solidifie est un élément très commun, a rappelé Jan Wurzbacher. Assurant que «l’espace pour stocker le CO2 dans le monde ne sera pas un goulot d’étranglement».
De quoi donner des espoirs à l’industrie naissante. «4000 tonnes, ce n’est pas rien, mais nous avons besoin d’un grand paquet de ces usines pour faire le travail», expliquait ainsi le climatologue de l’université de Columbia Julio Friedmann lors de l’inauguration. «Nous allons créer une nouvelle industrie, qui devra faire au moins la taille de l’industrie pétrole et gaz actuelle». Un constat renforcé par la majorité des scénarios économiques du climat, qui comptent sur d’importantes quantités d’émissions négatives (que ce soit via la plantation de forêts ou l’utilisation de dispositifs industriels de captage et de stockage) pour atteindre les objectifs de réduction fixés par l’Accord de Paris. Au contraire, d'autres scientifiques se montrent critiques, en raison du manque de maturité de l’industrie du captage direct, et du fait qu’elle pourrait contribuer à l’inaction de certains secteurs. Alors que tous doivent d’abord réduire au maximum leurs émissions.
Climeworks Si Climeworks a déjà optimisé ses process pour diminuer l'utilisation de matière, de nombreux progrès d'industrialisation restent à faire pour capter du carbone atmosphérique à des coûts accessibles (© Climeworks)
Reste à trouver un modèle économique. Pour l’instant, Orca ne s’étend guère sur le coût de sa solution, et préfère insister sur l’apprentissage par la pratique que permettra cette usine. Alors que Climeworks annonçait récemment des coûts entre 600 et 800 dollars la tonne, l’entreprise prévoit d’atteindre un prix compris entre 100 et 200 dollars «la prochaine décennie», et de descendre à 200 ou 300 dollars la tonne dès 2030. Un travail dans lequel l’optimisation des process industriels, les avancées technologiques et les gains d'efficacité énergétique devraient être clés.
Aujourd’hui, Climeworks compte sur les subventions étatiques, ainsi que sur les demandes de compensation climat des entreprises volontaires. L’entreprise suisse a récemment signé un contrat à hauteur de 10 millions de dollars avec le géant de la réassurance Swiss R, et espère multiplier ce genre d’accords. «Cela peut encore sembler étrange de mettre de l’argent sur la table pour un service de retrait de CO2 de l’air pour le stocker sous terre, a reconnu le directeur et cofondateur de Climeworks, Christoph Gebald. Mais il ne faut pas oublier que dans 30 ans, cela pourrait bien être la plus grande industrie de la planète.»
Une prédiction très optimiste, mais qui peut trouver du grain à moudre du côté des nombreux investissements dans le secteur ces derniers mois. Dernier en date, le 17 août dernier, l’apport de 24 millions de dollars par le département de l’Energie (DoE) américain pour supporter les jeunes pousses du secteur.
