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Les pays développés ont récemment pris conscience de la réalité du réchauffement climatique et de ses conséquences. L’entrée en vigueur du protocole de Kyoto en février 2005 marque le début timide de la phase de réaction : des objectifs de réduction des émissions sont fixés. Parmi les solutions envisagées à  moyen terme, le stockage géologique du CO2 apparaît comme une des plus prometteuses.

Quelles sont les émissions de CO2 capturables ?

Le transport, le résidentiel, le tertiaire et l’agriculture sont des secteurs pour lesquels les émissions de CO2 (39% du total) sont diffuses : leur capture n’est pas envisagée. Par contre, les émissions des secteurs de la production d’électricité et de l’industrie (61% du total) sont généralement issues de sources de grande taille.
Répartition des émissions mondiales par secteur en 2003 :

Pour être capturables, les sources de CO2 doivent être relativement stationnaires et leur volume doit être supérieur à  environ 0,1 million de tonnes par an. Ces sources ont été répertoriées au niveau mondial par le GIEC en 2002 :

Les émissions mondiales étaient de 24,6 GT en 2002. Le CO2 potentiellement capturable représente donc plus de 50% du total. De plus, la capture et le stockage du CO2 pourraient contribuer pour un tiers aux réductions nécessaires pour stabiliser nos émissions au niveau actuel :
Potentiel de réduction des émissions :(CCS = Carbone Capture and Stockage)

La filière CO2 se compose de trois étapes principales :

• La capture : trois méthodes sont actuellement développées : la postcombustion, l’oxycombustion et la précombustion. Les paramètres technico-économiques ne sont pas encore stabilisés, mais leurs rendements sont proches. Il est donc difficile de hiérarchiser ces méthodes.
• Le transport : les deux solutions possibles, transport par pipeline ou par navire, sont opérationnelles¹.
• Le stockage est l’étape la plus délicate car l’étude de l’étanchéité d’un site de stockage de CO2 est une discipline nouvelle². Néanmoins, la difficulté n’est pas la même que pour les déchets radioactifs : le CO2 est peu dangereux³ et un stockage entre 500 et 1000 ans est suffisant car d’ici là  les ressources fossiles, principales responsables de nos émissions, seront épuisées, et le cycle naturel du carbone aura permis au taux de CO2 atmosphérique de diminuer. Par ailleurs, l’état des lieux ci-dessous montre que la capacité de stockage dont on dispose serait suffisante :

Les acteurs industriels se positionnent le long de la chaîne de valeur

• Les industriels, essentiellement des énergéticiens européens auxquels la réglementation de l’UE impose une réduction des émissions de CO2, lancent des projets de centrales électriques pilotes en partenariat avec les autres acteurs de la chaîne.
• Récemment, Véolia a annoncé un projet de stockage du CO2 émis par ses incinérateurs de déchets, ce qui ouvre la voie à  un nouveau type d’acteurs.
• Les constructeurs de centrales électriques, notamment Alstom, GE et Siemens, développent des unités adaptées à  la mise en place d’un dispositif de capture.
• Les producteurs de gaz, comme Air Liquide, Linde ou Air Products, travaillent naturellement sur l’oxy-combustion qui constitue un nouveau débouché pour l’oxygène, mais également sur le transport du CO2.
• Les pétroliers et gaziers sont intéressés par la récupération assistée grâce à  l’injection de CO2 dans les gisements en fin de vie. Ils travaillent également sur l’extraction du CO2 du combustible pour la technique de pré-combustion.
• Les entreprises spécialisées dans l’étude des gisements de pétrole ou de gaz, comme CGG-Veritas, se positionnent sur les aspects liés au stockage du CO2 et à  l’étude des réservoirs.

Après une première phase de R&D qui a démontré l’absence de verrou technologique, les projets pilotes commencent à  voir le jour depuis 2006. Leur objectif est d’amener les technologies à  maturité pour les grandes puissances. On estime que la capture sera opérationnelle pour des centrales de 300 MWe vers 2015 et pour des centrales de 700 MWe vers 2025. A l’échelle du réchauffement climatique, ce délai est conséquent. Ainsi, malgré le fort potentiel de cette solution, la capture et le stockage du CO2 ne nous permettront pas de faire l’économie des autres moyens de réduction des émissions face à  l’urgence de la situation.

Notons que, dès à  présent, des industriels, et notamment Alstom, développent le concept de centrale «CO2 Ready» : il s’agit d’une centrale prête à  accueillir un système de capture du CO2 quand ceux-ci seront produits industriellement.

La rentabilité de la filière CO2 est une question de volonté politique

Les techniques de capture sont actuellement onéreuses. Les premiers projets à  voir le jour sont évidemment les plus simples à  mettre en place techniquement. Leur coût oscille entre 30 et 60 euros par tonne de CO2 capturée⁴.

Cependant, il ne suffit pas de s’arrêter à  quelques projets. Si l’on considère l’ensemble du CO2 capturable, le coût moyen de la filière complète est estimé au minimum à  60 € en moyenne par tonne de CO2 (entre 60 et 100 € selon les experts), dont 85% pour la seule étape de capture. L’objectif est d’atteindre un plancher de 30 euros par tonne, ce qui serait compatible avec le cours espéré de la tonne de CO2 sur le marché européen d’échange des quotas d’émissions.

Pour parvenir à  la rentabilité, il est donc nécessaire de jouer sur les deux tableaux :

1. La réduction des coûts

Sur ce premier axe, la volonté politique prend forme progressivement. L’objectif de disposer d’une filière viable en 2020 a été adopté par l’UE en mars 2007. Il nécessitera un investissement compris entre 6 et 10 milliards d’euros pour construire une douzaine de prototypes à  l’échelle industrielle (des unités de 400 mégawatts) d’ici à  2015.

Cet objectif ambitieux est néanmoins conforté par la décision du G8, début juillet, de soutenir le lancement de 20 projets expérimentaux de capture et stockage d’ici 2010. Une enveloppe de 10 milliards de dollars au cours des prochaines années a été annoncée.

2. L’augmentation du prix de la tonne de CO2 émise

Pour que la filière CO2 se développe, il est également nécessaire de proposer aux industriels un mécanisme de financement qui sécurise leurs investissements. C’est chose faite en Europe depuis janvier 2008, car la Commission Européenne a annoncé que le CO2 capturé et stocké serait désormais considéré comme non émis, ce qui permet de valoriser les projets de capture et stockage dans le cadre du système des quotas d’émission.

La première période de quotas (2005-2007) s’est terminée avec un prix de la tonne de CO2 à  0,01 centime car les quotas accordés se sont révélés trop élevés : les entreprises n’ont pas eu de mal à  les respecter et n’ont donc pas eu besoin d’acheter des permis d’émission. Pour la deuxième période (2008-2012), les quotas ont été fortement restreints, et le marché semble mieux orienté. L’unité de quota (BNS EUA 08-12⁵) s’échange actuellement à  27 euros environ :

Le marché du CO2, en donnant un prix à  la tonne de CO2 non émise, est un outil fondamental pour encourager les investissements des industriels et des énergéticiens… A condition que la tonne de CO2 se maintienne à  un prix supérieur au coût de la filière de capture, transport et stockage, ce qui dépend essentiellement de décisions politiques. Le prix de la tonne de CO2 peut être encouragé à  la hausse par :

• l’allocation de quotas plus contraignants,
• l’augmentation de l’amende en cas de dépassement du quota,
• l’intégration de nouveaux acteurs au système de quotas, comme les compagnies aériennes par exemple,
• la participation de nouveaux pays, notamment les Etats-Unis et la Chine.

Pour finir, notons qu’en plus des problématiques technologiques et financières, deux autres enjeux vont rapidement apparaître :

• l’acceptation du public, et plus particulièrement des populations situées à  proximité des sites de stockage,
• la réglementation : un cadre juridique et réglementaire pour le stockage est nécessaire afin de définir à  long terme qui est responsable du CO2 piégé, surtout quand il est séquestré sous la mer.

Sia Conseil

Notes :
(1) Notamment en Norvège pour les navires et aux Etats-Unis pour les pipelines.
(2) Etude préalable de l’étanchéité du réservoir : techniques issues de la prospection pétrolière (techniques sismiques) et des études nouvelles sur l’interaction entre le CO2 et les roches et liquides du sous-sol, la modélisation de la migration du CO2 avec par exemples des traceurs, etc.
(3) Le CO2 est toxique à  une concentration de 5% dans l’air et mortel à  20%. En cas de fuite, il n’intoxiquerait, que les personnes situées à  proximité immédiate.
(4) Etant donnée l’importance des investissements, le coût marginal dépend fortement du volume traité. La proximité du site de stockage, de même que le type de stockage (l’onshore est moins cher que l’offshore) sont également des facteurs de réduction des coûts.
(5) BNS signifie BlueNext Spot. EUA signifie European Union Allowance : il s’agit d’une unité de quota d’émission qui correspond à  une tonne d’équivalent CO2.

Sources :
- Enerdata
- GIEC
- BlueNext

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| 19 septembre 2008 | | |