Décrite comme un permis à polluer, la capture de CO2, ou captage pour les puristes, reste l’unique solution pour décarboner certaines industries, comme le ciment, la chaux ou la valorisation énergétique des déchets. Née il y a cinquante ans dans le monde pétrolier, elle a servi à optimiser la production des champs d'hydrocarbures. Le CO2 récupéré au cours de la purification du gaz naturel servait à «pousser» les hydrocarbures au fond des puits. On appelle l'opération «Enhanced Oil Recovery (EOR)» et cela concerne 34 des 52 unités de captage de CO2 en service dans le monde, et 9 des 39 unités en construction à la fin 2024.
Tour d’horizon des sept principaux procédés, ou famille de procédés industriels de captage de CO2, des industries cibles et des acteurs qui les développent ou les maîtrisent.
Absorption chimique (post-combustion)
Pour qui ? Pour les fumées très diluées en CO2 (inférieures à 15%), comme dans les papeteries, la génération électrique à gaz (3%), les unités de valorisation énergétique de déchets (10 à 12%) ou les cimenteries (10 à 15%), mais avec de grands volumes, de plusieurs millions de tonnes par an, comme la purification de gaz naturel ou les gaz sidérurgiques.
Comment ? Le CO2 des fumées, donc gazeux, est capté dans une solution aqueuse liquide par des solvants comme les amines, les carbonates ou des solvants hybrides, qui sont ensuite régénérés par chauffage. L’installation se présente sous la forme de colonnes de plusieurs dizaines de mètres de haut. La technologie est à maturité industrielle (TRL 9) et largement déployée.
Qui la maîtrise ? Air Liquide, Babcok & Wilcox, Baker Hugues, BASF, Bright, C-Capture, Capsol Technologies, Carbon Clean, CHN Energy, Honeywell, IFPEN/Axens, K2-CO2, KC8 Capture Technologies, Linde, MHI, Novonesis, Saipem, Shell Canopy, Sinopec, SLB/ Aker Carbon Capture, Somitomo, Svante/CO2 Solutions
Adsorption physique (post-combustion)
Pour qui ? Pour les industries ayant des émissions de CO2 diluées ou intermittentes (centrale à gaz, hydrogène, raffineries, chimie et pétrochimie).
Comment ? On va utiliser des tamis moléculaires (charbon actif, zéolithes, métaux poreux ou Metal-Organic Framework (MOFs), etc.) pour extraire le CO2 qui va se fixer à la surface de ce solide, dont il est extrait en utilisant de la chaleur. La technologie est en phase de pilote industriel (TRL 7-8).
Qui la maîtrise ? CO2CRC, Honeywell, Linde, MOF Technologies, Nov, Nuada, Sumitomo, Svante avec BASF ou 3M
Membranes sélectives (post-combustion)
Pour qui ? Pour les gaz riches en CO2 (méthanisation, hydrogène bleu, raffinerie, sidérurgie, pétrochimie) ou avec des concentrations moyennes de CO2 sur des unités de plus faible volume (1 million de tonnes de CO2/an).
Comment ? Des membranes polymères, céramiques ou hybrides, agissent comme un filtre. Le CO2 va passer à travers ce filtre avec des gradients de pression pour favoriser l’adsorption.
Qui la maîtrise ? Divea, Fujifilm, Honeywell, Linde, MTR, Petronas
Pré-combustion
Pour qui ? Pour les centrales électriques au charbon, biomasse ou gaz et hydrogène bleu (par vaporéformage de gaz)
Comment ? Cette technique se décompose en trois étapes : Gazéification du combustible (charbon ou biomasse) 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, avant qu’il ne soit brûlé.
Qui la maîtrise ? GE Vernova, Shell, Air Products, Siemens Energy et Kawasaki Heavy Industries (Gazéification); Air Liquide, Linde, Technip Energies (Réformage); Johnson Matthey, BASF, Clariant, Haldor Topsoe (Conversion) ; Shell Cansolv, MHI, Carbon Clean, Air Products, Air Liquide, Evonik (séparation)
Cryogénie
Pour quoi ? Pour les fumées avec plus de 15% de CO2 provenant des cimenteries, de la chaux, brasseries, méthanisation, ou pétro- et biochimie
Comment ? Le flux de fumées, éventuellement concentré en CO2 en amont par adsorption, est refroidi à très basse température (-50°C à -100°C) pour séparer le CO2 par condensation. La séparation s’effectue par différence de point d’ébullition. Par compression des fumées et distillation des composés volatiles, on récupère un CO2 liquide très pur. La technologie entre dans la phase industrielle (TRL 7-8).
Qui la maîtrise ? Air Liquide, Carbon America, , Chart Industries, FDE/Cryo Pur, Revcoo
Oxycombustion
Pour qui ? Pour les cimenteries, les fonderies, les verreries et la céramique, les centrales électriques au charbon et au gaz, le raffinage, la biomasse et les unités de valorisation énergétique des déchets.
Comment ? 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. Hormis une installation en Chine, la technologie est encore en phase de démonstration (TRL 4-5)
Qui la maîtrise ? 8 River, Babcow&Wilcox, Foster Wheeler, IFPEN/TotalEnergies, Hitachi Energy, MHI,
Capture directe dans l’air (DAC)
Comment ? Le captage direct du CO2 dans l’air (DAC) consiste à extraire le CO2 de l’atmosphère en utilisant les mêmes procédés chimiques ou physiques que pour l’industrie en les adaptant à des concentrations de CO2 inférieures à 0,4% : absorption par solvants liquides (amines, hydroxyde de potassium) régénérés à haute température (300 -900°C), utilisation de sorbants solides synthétiques (MOF, zéolithes, résines échangeuses d’ions) régénérés à chaud (entre 80 et 100°C), cryo-séparation ou procédés hybrides.
Qui la maîtrise ? Capture6, Carbon Engineering, Mission Zero Technologies (absorption liquide), Avnos, Climeworks, Skytree, Zero Carbon Systems (adsorption solide) ,1PointFive, CarbonCapture, AspiraDAC, Repair-Carbon, Stathmos. (Cryo-séparation et hybrides)
