La filière CCUS (Carbon Capture Utilization and Storage) réunit un panel de solutions hétérogènes aux niveaux de maturité fluctuants. Présentes en tant que vecteurs clés dans de nombreux plans de décarbonation industrielle nationaux et internationaux, ces technologies font encore face à plusieurs défis d’ordres réglementaire et financier.
Capter le dioxyde de carbone en sortie d’usine et le stocker dans des sols géologiques, utiliser les capacités d’absorption du ciment pour en faire un matériau bas-carbone, récupérer du CO2 émis par la production d’ammoniac pour synthétiser un éthanol plus vert, autant d’applications et utilisations du carbone regroupées sous l’acronyme CCUS (Carbon Capture, Utilization And Storage). Ces technologies de capture, de stockage et d’utilisation du CO2 font l’objet d’un intérêt croissant parmi les industriels qui veulent décarboner leurs activités.
Le Shift Project, à travers son Plan de Transformation de l’Économie Française, cite le CCUS comme l’un des leviers de rupture technologique majeurs pour réduire l’empreinte carbone de secteurs clés comme la filière ciment-béton ou l’industrie chimique1. Dans son rapport « Net Zero by 2050 », l’Agence Internationale de l’Énergie estime les besoins mondiaux de capture de CO2 à 1670 Mt par an en 2030, et 7600 Mt à horizon 20502. Les capacités mondiales s’élevant actuellement à 40 Mt à l’année, elles devront donc être multipliées par plus de 41 en seulement huit ans. Le déploiement rapide de projets CCUS à grande échelle apparaît ainsi comme essentiel pour espérer respecter les ambitions de neutralité carbone affichées par les nations signataires de l’Accord de Paris.
Trois vecteurs de captation
Le terme CCUS couvre un champ de solutions diverses répondant chacune à des processus spécifiques. La première étape d’une démarche CCUS ne varie cependant pas et consiste à capter grâce à différents procédés du dioxyde de carbone issu de plusieurs sources. Le CO2 peut premièrement être capté en sortie d’usine, sous-produit des fumées de combustion d’énergies fossiles et de différents procédés de production.
Il peut également être récupéré suite à la crémation de biomasse, un ensemble de technologies baptisées BECCS pour Biomass to Energy with CCS. Ce carbone « biogénique » est collecté lors de la synthèse de biogaz et de bioéthanol, dans des usines de production de papier et dans des centrales électriques et thermiques utilisant de la biomasse comme combustible. Il présente un avantage climatique indéniable puisqu’il donne lieu à la création d’émissions négatives. En effet, étant donné que la croissance des végétaux implique la captation de CO2 dans l’air, la crémation de cette biomasse et la récupération du dioxyde de carbone le soustrait définitivement de l’atmosphère, atténuant le phénomène d’effet de serre.
La troisième et dernière technique de capture du CO2, qui engendre également des émissions négatives, consiste à retirer le gaz directement de l’air. Cette technologie appelée DAC pour Direct Air Capture est développée par plusieurs sociétés dont Climeworks en Islande, Carbon Engineering au Canada et Global Thermostat en Californie.
Un éventail de solutions hétérogènes
S’il est donc toujours question en amont d’aller capter du dioxyde de carbone, les finalités concernant le devenir de ce CO2 peuvent diverger. Ses usages sont ainsi divisés en deux catégories distinctes : le CCS et le CCU.
Le CCS, pour Carbon Capture and Storage, permet de séquestrer le dioxyde de carbone dans des couches géologiques profondes. Le carbone, sous forme gazeuse, peut par exemple être injecté dans des gisements de pétrole ou de gaz naturel dont la production commence à tarir. Envoyé sous pression, il aide alors à pomper plus efficacement ces ressources fossiles et donc à améliorer l’efficacité du site d’extraction. Ce procédé, bien que bénéfique d’un point de vue économique à travers l’augmentation du rendement des sites, pose question sur son intérêt écologique. Des associations environnementales pointent du doigt la contradiction qui consiste aujourd’hui à utiliser un procédé censé limiter la quantité de gaz à effet de serre mais qui provoque l’exact opposé. En effet, le CCS permet aux compagnies pétrolières et gazières d’extraire et de brûler plus d’hydrocarbures depuis des décennies. Ils stockent ainsi du CO2 dans le sol pour pouvoir au final en rejeter encore plus dans l’atmosphère.
La deuxième option pour stocker le carbone consiste à l’injecter sous forme liquide dans des aquifères salins* profonds. Ces couches géologiques possèdent l’avantage de pouvoir accueillir de plus grandes quantités de carbone que les gisements pétroliers et gazeux. En revanche, le modèle économique de ce type de séquestration est instable étant donné que l’opération ne présente pas, au delà de son intérêt climatique, d’opportunités financières pour ses acteurs.
Le CCU, pour Carbon Capture and Utilization, utilise le CO2 capté pour le faire intervenir dans un ensemble de processus industriels au sein desquels le dioxyde de carbone est essentiel. Ses applications directes, biologiques et chimiques, concernent de nombreux secteurs d’activité comme l’agro-alimentaire, la chimie, le ciment ou l’automobile. Le CO2 peut ainsi être valorisé et utilisé dans la synthèse de fertilisants azotés, dans la gazéification de sodas, dans la production de carburants comme le méthanol (en l’associant à du dihydrogène idéalement vert), minéralisé pour créer des produits carbonatés comme du béton, et se révéler essentiel dans un nombre conséquent de procédés chimiques. Actuellement sollicitée à hauteur de 230 Mégatonnes de CO2 par an dans le monde, l’Agence Internationale de l’Énergie entend diversifier les usages dans la filière CCU pour que la quantité de dioxyde de carbone valorisée chaque année atteigne sur le long terme les 1 à 2 Gigatonnes3.
De nombreux défis à relever
Ensemble de solutions émergentes mais jouissant d’une forte maturité technologique, la filière CCUS fait aujourd’hui encore face à plusieurs verrous. Beaucoup d’interrogations persistent notamment aux niveaux réglementaire mais également financier. Afin d’éclaircir ces questions et discuter du futur de la filière CCUS, Capitaine Carbone est parti interroger Alix Bouxin, ingénieure et chargée de mission décarbonation de l’industrie à l’ADEME.
Quelle place occupent les CCUS au sein des leviers de décarbonation de l’industrie ?
À l’ADEME nous identifions quatre grands leviers de décarbonation pour l’industrie : l’efficacité énergétique, le changement des intrants, (ciment, matières intrants conventionnelles) – par exemple le recyclage dans les fours qui permet de réduire leur température et donc de réduire les émissions, la modification du mix énergétique en favorisant l’électricité décarbonée ou les produits bio-sourcés, et le CC (Carbon Capture). Le CCS devrait donc être utilisé après avoir fourni le plus d’efforts possibles sur les autres leviers. Dans certains secteurs, son potentiel d’utilisation est assez réduit pour des raisons de coût ou de maturité. A contrario dans le secteur de l’ammoniac on est capable de capter très facilement une partie des émissions, ce qui coûte au final moins cher que de faire intervenir d’autres efforts de réduction. Une question de planification doit cependant être pensée pour s’assurer que l’on ne crée pas des actifs échoués, car le CCS nécessite des moyens importants en termes d’infrastructures de transport et d’investissement sur le captage des sites.
Le CCS est donc considéré comme un levier de réduction ?
Oui car les émissions sont récupérées directement en sortie d’usine et ne sont donc pas rejetées dans l’atmosphère. Il faut cependant qu’elles soient stockées efficacement. On peut dresser un parallèle avec la valorisation du CO2. Le paquet « Fit For 55 » de la Commission Européenne a permis de lancer un ensemble de travaux réglementaires au niveau européen pour essayer d’atteindre les objectifs de réduction fixés à 2030 et 2050. La révision qui a été faite du système d’échanges de quotas d’émission (EU-ETS) a établi des règles relatives à la valorisation du CO2 : dans les cas où le CO2 valorisé est relâché rapidement, il n’est pas considéré comme stocké et n’est donc pas abattu. La réglementation laisse cependant la porte ouverte à la minéralisation, une technologie CCU, comme solution de stockage permanent. Au niveau réglementaire, il persiste encore un flou sur la filière CCUS dans son ensemble.**
Peut-on envisager une utilisation des technologies CCUS dans le cadre de projets de compensation carbone volontaire ?
À l’heure actuelle il est possible de monter des projets de compensation volontaire basés sur l’efficacité énergétique, donc pourquoi pas le faire avec les technologies CCUS à l’avenir. Cependant la problématique du double-comptage se posera toujours. Qui aura le droit de communiquer sur la réduction d’émissions et comptabiliser ces émissions dans son plan de transition ? L’industriel qui mettra en place une solution CCUS ou l’entreprise qui aura financé ce projet ? C’est une question qui pour l’instant n’a pas encore trouvé de réponse. Pour les e-carburants créés à partir d’hydrogène vert, la Commission Européenne vient d’acter qui allait pouvoir bénéficier des réductions d’émissions. Elle a en quelque sorte alloué la qualité de « bas carbone » à ces carburants.
Qu’en est-il de la technologie Direct Air Capture, qui capte le CO2 dans l’air et peut générer des crédits carbone ? Peut-elle être considérée comme un levier de compensation ?
Tout à fait. Aujourd’hui en France il n’y a pas d’application du Label bas-carbone sur des technologies de captage de CO2 dans l’air. Cela pourrait cependant arriver dans un futur proche. La différence entre la réduction et la compensation réside dans le fait que dans le cas de la réduction, l’industriel va venir capter ses propres émissions. Dans le cas de la compensation il va aller financer des projets chez d’autres structures. Le Label Bas-Carbone, créé par le Ministère de la Transition Écologique et de la Cohésion des Territoires, stipule bien qu’on peut par exemple obtenir une certification en finançant des efforts d’efficacité énergétique, mais ces efforts doivent être entrepris en dehors de la chaîne de valeur de l’entreprise.
Quels sont les principaux verrous à l’heure actuelle qui freinent le développement de solutions CCS ?
Si on prend la période 2018-2020, la principale difficulté était d’ordre financier. Le développement de technologies CCS coûtait beaucoup trop cher car le prix du CO2 était trop bas. Des pilotes ont tout de même été réalisés en France et en Allemagne à ce moment-là. Ces projets ont parfois fait face, surtout Outre-Rhin, à des problématiques d’acceptabilité sociale. Le concept qui consiste à ne pas réduire le CO2 mais à aller l’enfouir dans le sol peut effectivement choquer. Cependant, et la SNBC (Stratégie Nationale Bas-Carbone) nous le rappelle, le développement des projets de CCS sera nécessaire pour maintenir une trajectoire sous les 2 degrés voire 1,5 degré. Il faut donc s’assurer qu’il y ait une bonne compréhension du sujet pour que les projets ne soient pas rejetés et pour pouvoir les porter au niveau national puis dans les territoires. Ensuite il y a bien sûr des craintes liées aux potentielles fuites de CO2. Il est nécessaire de faire des analyses et des études, de s’assurer que les cadres internationaux de normes soient cohérents. Le CCS est déjà présent dans plusieurs pays, et on possède les outils pour monitorer de potentielles fuites. Il faut se rappeler qu’avant de stocker du CO2 dans un ancien puits d’hydrocarbures, on y exploitait du gaz et du pétrole, qui sont certes moins volatiles, mais que les entreprises ont réussi à gérer.
La récente réforme du Parlement Européen qui met progressivement fin aux quotas gratuits accordés aux industriels peut-elle inciter ces derniers à investir dans les technologies CCUS ?
Plutôt dans le CCS que dans le CCU. Il est important de rappeler que la fin des quotas gratuits s’accompagne d’un mécanisme d’ajustement aux frontières afin de maintenir la compétitivité vis-à-vis de l’international. Ce que permet la fin des quotas gratuits c’est de mobiliser les efforts de décarbonation à l’intérieur de l’Union Européenne. Si les industriels européens font leur part, il seront moins impactés par la hausse du prix du CO2 que ceux qui ne feront rien, ce qui n’était pas le cas auparavant. Même si le CCS sera l’un des vecteurs mobilisés par les entreprises, l’efficacité et la sobriété énergétique devront toujours être priorisées en tant que leviers de décarbonation. La vraie question c’est de savoir si la fin des quotas fera augmenter le prix de la tonne éqCO2 sur le marché réglementaire. À l’heure actuelle la tonne d’éqCO2 se négocie autour des 80 euros, un niveau déjà intéressant. Au travers d’études territoriales que l’ADEME a financées sur différents projets de CCS, les estimations du prix de ce CO2 variaient entre 100 et 150 euros la tonne. Le chiffre ayant déjà bien réduit depuis les premiers travaux, il est possible que les deux courbes se rejoignent.
*Un aquifère salin est une formation géologique de roches sédimentaires poreuses qui contient de l’eau salée.
**La Commission Européenne devrait prochainement proposer un cadre réglementaire pour que « d’ici 2028, chaque tonne de CO2 captée, transportée, utilisée et stockée par les industries (soit) déclarée et comptabilisée »4.
Sources :
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