L’équation est belle. Avec un peu de doigté et des installations de la taille de quelques conteneurs, il serait possible de transformer deux déchets classiques des activités industrielles – le CO2 et les résidus issus de l’incinération de combustibles ou de déchets – en granulats valorisables. C’est le pari de la start-up britannique Carbon8, qui a annoncé le 15 juin avoir bouclé un tour de table à hauteur de 5,79 millions d’euros pour développer sa technologie de minéralisation du carbone. Deux entreprises françaises, l’énergéticien EDF et le cimentier Vicat, apportent 80% de la somme. Le fruit des bonnes performances d’un premier démonstrateur commercial, installé par la start-up en septembre 2020 dans une usine de Vicat à Montalieu-Vercieu, en Isère.
Un process inspiré de la minéralisation
Créée en 2006 et issue de l’Université de Greenwich, à Londres (Royaume-Uni), Carbon8 a progressivement avancé sur la voie de la réutilisation des résidus de combustion et du CO2. Objectif : transformer ces derniers en petites billes rocheuses, appelées granulats. « Notre technologie trouve ses origines dans la séquestration du carbone dans les formations rocheuses, nommé minéralisation », raconte le directeur commercial de l’entreprise, Maarten van Roon.
Fondée sur une réaction chimique entre le CO2 et différents types de roches, la minéralisation est un processus géologique naturel qui retire continuellement du carbone de l’atmosphère, au rythme de l’érosion. Un constat qui a poussé de nombreuses start-up de captage et stockage du carbone (Carbfix, Project Vesta, Heirloom, 44.01, Carbon Cure…) à tenter d'accélérer ce mécanisme pour attraper le maximum de CO2. Un objectif… qui n’est pas exactement celui de Carbon8, dont la première cible n'est pas le CO2, mais les déchets non valorisables. « Notre solution vise d'abord la circularité : c’est un procédé qui évite les déchets, et qui, ce faisant, évite aussi du CO2 », clarifie Maarten van Roon.
Des granulats pour le bâtiment et l'agriculture
Cendres issues de la combustion de charbon ou de biomasse, métaux lourds et composés chlorés récupérés par des systèmes antipollution, poussières de ciment, mâchefers : de nombreux résidus de combustion issus des usines sont aujourd'hui enterrés dans des décharges, liste Carbon8. Les transformer en granulats, via l'injection contrôlée de CO2, permet de les réutiliser dans le bâtiment (par exemple dans des bétons ou des parpaings) et l’agriculture (comme diffuseurs d’engrais ou pour modifier la composition des sols). Donc de les revendre, plutôt que de payer pour s'en débarrasser. Un système dont l'effet secondaire – capter du CO2 et le fixer dans la granulat – gagne en attrait avec les quotas carbone et la lutte contre le réchauffement climatique.
De quoi attirer l'attention d’EDF, qui a fait de la décarbonation l’un de ses axes forts d’innovation. « L’équipe de direction est formidable et la technologie de capture et de valorisation du CO2 sous forme d’agrégat, qui peut être réutilisé directement sans transformation chimique coûteuse, a un potentiel au niveau mondial pour des industries difficiles à décarboner comme la cimenterie », s’enthousiasme le directeur de l’innovation d’EDF, Julien Villeret en vantant l’aspect « plug and decarbonate » (brancher et décarboner) du dispositif. La participation du groupe Vicat, à la fois co-investisseur et gros client potentiel, a fini de convaincre l’énergéticien.
Des solutions sur-mesure pour chaque usine
Concrètement, le produit de Carbon8, baptisé CO2ntainer, prend la forme de deux conteneurs empilés pour s’intégrer rapidement sur les sites industriels. Le CO2tainer « se branche aux flux de fumées contenant du CO2 dans l’usine, tandis que les déchets à traiter sont stockés dans un silo et envoyés par un transporteur à vis. Notre technologie permet aux deux composants de réagir ensemble rapidement et de créer un nouveau matériau », explique Maarten van Roon. Pour préserver son secret industriel, Carbon8 ne dévoile pas le système interne.
Au-delà de l’aspect mécanique de mixage (qui a lieu par lots), Carbon8 a aussi travaillé sur la stabilité et l’efficacité du procédé, en optimisant la quantité d’eau et la gestion de la chaleur dégagée par la réaction chimique et en prenant en compte les variations de température extérieure. Après des essais dans une cimenterie de l’Ontario (Canada) et une centrale de valorisation énergétique des déchets au Pays-Bas, le système a été testé commercialement pour la première fois sur le site de Montalieu-Vercieu de Vicat. Carbon8, qui prévoyait lors de l’installation du système de recycler 12 000 tonnes de déchets par an en stockant 1 500 à 4 000 tonnes de CO2, ne révèle pas ses résultats sur le terrain.
Réutiliser jusqu’à 10 à 15% du CO2 d'un site industriel
Généraliser la solution ne sera pas simple. Chaque site industriel est spécifique, et adapter le captage à la composition et aux températures des fumées et des déchets à traiter demande toujours du sur-mesure. « Cela nous prend toujours trois à quatre mois dans les laboratoires avant de pouvoir déployer un conteneur sur site », chiffre Maarten van Roon. En fonction de leur origine et de leur composition, les cendres et résidus, notamment, peuvent capter l’équivalent de 10 à 30% de leur poids en CO2. Ils doivent parfois être optimisés ou dilués pour éviter que les granulats finis ne contiennent un taux trop important de composés toxiques.
Les cimenteries, les centrales à biomasse ou de valorisation énergétique des déchets, et les aciéries, sont les sites aux déchets prometteurs sur lesquels Carbon8 se concentre. Une solution qui permettrait de réduire significativement les déchets ultimes, mais qui ne permettrait d'éviter qu'une petite partie du CO2 émis sur un site. Carbon8 ne chiffre pas précisément la proportion de CO2 émis par une usine que sa solution pourrait capter. Celle-ci dépend de la quantité et de la réactivité des déchets utilisés et, même en multipliant les conteneurs, devrait probablement pas dépasser quelques pourcents du total des émissions d'un site. Avec une quarantaine d’employés et quelques millions en poche, Carbon8 vise l’obtention de dix à vingt sites industriels clients d’ici à 2023.
24/06 : mise à jour pour préciser que la proportion totale des émissions d'une usine que Carbon8 peut capter n'est pas établie clairement par la start-up.
