Ces industriels qui veulent lancer l’ère de l’enfouissement du CO2

Atlantico : Comme le raconte Wired, les entreprises ambitionnent d'enterrer le carbone sous terre. Quelle est l'idée derrière cette ambition ? Comment fonctionnerait-elle ? 

Myriam Maestroni : L’idée d’enterrer le carbone est un corollaire logique de l’essor des technologies visant à éliminer les émissions de CO2, soit directement de l’air (Direct Air Capture ou DAC) sujet encore anecdotique mais objet de recherches actives, soit plus généralement avant leur rejet dans l’atmosphère. On parle alors de Carbon Capture Utilisation and Storage (ou CCUS). Le CO2, capté sous forme gazeuse, doit alors être comprimé pour passer sous forme liquide ou solide afin d’être ensuite utilisé dans des traitements spécifiques -pour des applications industrielles de différentes natures y compris alimentaires-, ou pour être stocké en profondeur sous terre. C’est cette dernière question qui est plus spécifiquement abordé par l’article de Wired. Avant de l’aborder plus en détail, rappelons que la réduction des émissions de gaz à effets de serre (GES) est désormais vue comme condition bien sûr absolument nécessaire, mais certainement plus suffisante pour atteindre les objectifs climatiques fixés pour limiter le réchauffement et sa multitude d’effets délétères dont, probablement, la canicule que nous affrontons depuis quelques semaines.  On connait depuis longtemps les formes naturelles permettant d’absorber la carbone, à commencer par la photosynthèse, voie métabolique qui utilise l’énergie solaire pour fixer le CO2 sous forme organique (biomasse). Ces puits de CO2 sont de différentes natures. Jusqu’à la fin du carbonifère^[1], on a vu de former de grands puits grâce à des processus biologiques de production des énergies fossiles et notamment le charbon, le pétrole ou le gaz naturel. Les mêmes que l’humanité allait, bien plus tard, découvrir et consommer à grande échelle libérant ainsi le carbone piégé… Aujourd’hui les puits de carbone naturels sont les océans (eau et organismes y vivant) qui absorbent plus de CO2^[2] -ce qui accélère leur acidification-, et certains milieux continentaux tels que sols, humus, massifs forestiers, tourbières, prairies ou toundras… Ces systèmes ont, d’une certaine façon, pris le relais mais de façon partielle car les niveaux de CO2 émis sont bien trop importants pour être réabsorbé en intégralité. Ainsi, globalement, les océans et les continents absorbent une quantité nette de carbone de 3,2 milliards de tonnes par an^[3] bien inférieure au niveau d’ émission actuel (supérieur à 30 milliards de tonnes/an).

L’idée de la stratégie « net zéro » sur laquelle l’Europe s’était positionné en leader avant la pandémie de Covid, et, désormais, reprise par les différentes zones du monde à échéance variable (2050 pour l’Europe, 2060 pour la Chine…) est bien de rétablir cet équilibre entre émissions et absorption de CO2 pour réduire l’effet de serre et gérer au mieux le risque climatique. Cette approche suppose bien d’agir, d’une part, pour limiter les émissions de CO2 et en général des gaz à effet de serre (GES) et, d’autre part, de réduire les stocks de CO2 accumulés dans l’atmosphère. Jusqu’à encore récemment cette dernière perspective de champ d’action apparaissait comme assez anecdotique voire utopique mais les choses évoluent vite. Désormais on note un intérêt croissant pour trouver des solutions pour éviter d’émettre du C02 en le piégant à la source ou pour aller récupérer une partie du stock de CO2 émis au fil des années depuis la Révolution Industrielle.On est donc au cœur du sujet le plus actuel en matière de climat, ce qui explique l’intérêt des entreprises pour développer des puits de carbone naturels ou artificiels. Depuis quelques années les chercheurs creusent notamment deux pistes. La première consiste à tenter d’améliorer les mécanismes naturels de stockage au travers d’une discipline innovante appelée la géo-ingénierie encore très décriée car présentant de nombreux risques (on parle des « apprentis-sorciers »). La deuxième de plus en plus crédible consiste à la fois à sophistiquer les technologies possibles de capture, sujet en plein développement, et bien sûr le stockage pérenne (séquestration) du C02 notamment dans des formations géologiques profondes, des dômes de sel, ou d’anciens puits de pétrole. C’est ce sujet qu’aborde Wired. 

La mise en place d'une telle stratégie est-elle crédible ?  Quels sont les enjeux d'une telle entreprise ?

Pour le moment on a développé qu’une expérience de stockage de carbone à petite échelle par contraste à ce que l’on pourrait appeler des solutions de stockage massifs de carbone. Néanmoins les experts du GIEC, eux-mêmes, croient à cette possibilité puisqu’ils ont affirmé à diverses reprises que la solution d’un stockage massif de carbone serait probablement requise pour atténuer l’effet de surchauffe de la planète. 

La première question qui se pose en la matière est celle de savoir si effectivement on dispose de structures géologiques qui permettraient effectivement de réaliser ces stockages massifs. 

De ce point de vue-là cette stratégie semble tout à fait crédible puisque les estimations réalisées sur ces questions semblent démontrer qu’il y aurait suffisamment de roches appropriées sur Terre pour bloquer des siècles d’émissions de CO₂, passées et à venir.Ainsi, le cabinet de conseil SIA Conseil considèrait qu’« 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. 

La deuxième question est de savoir comment les repérer et dans un monde idéal cartographier l’ensemble des lieux de stockage possibles. Cela pourrait ressembler aux débuts de l’exploration pétrolière inversée ! 

C’est cette perspective qui semble susciter des vocations, et c’est sur ce sujet qu’aborde plus précisément Wired. Ainsi, aux États-Unis, le Bureau de géologie économique de l’Université du Texas, lieu historique de la production de pétrole, des chercheurs ont travaillé depuis plus de 15 ans pour cartographier un arc d’environ 300 milles de large de la côte du golfe du Mexique, de Corpus Christi, au Texas, en passant par Port Arthur jusqu’à Lake Charles, en Louisiane. L’idée semble simple puisqu’il s’agit finalement de « reconvertir » les roches dont on a extrait du pétrole depuis des décennies en stockage commercial de CO2.Néanmoins, cet exemple permet de mieux comprendre les enjeux, et, notamment qu’il est nécessaire de réaliser des analyses poussées pour parvenir à cartographier la roche souterraine. Cela suppose de collecter des preuves physiques, de réaliser des extrapolations informatiques, et sans doute de mobiliser un peu son intuition , pour déterminer si la roche est bien de nature à pouvoir assurer ce stockage de carbone de façon pérenne et sûre.L’article de Wired reporte que le laboratoire universitaire, situé à Austin, sous l’égide de Tip Meckel, un chercheur issu d’une famille d’experts pétroliers,détient une gigantesque collection de diagraphies de puits (aussi appelé carottage électrique ou well log en anglais) qui permettent de déterminer grâce à des sondes la géophysique des puits c’est-à-dire les caractéristiques des roches traversées durant les forages. Ces mesures très précises permettent d’établir les caractéristiques du sous-sol cm2 par cm2. Les données collectées sont gigantesques. Par ailleurs, Tip Meckel et ses collègues ont également pu approfondir leurs analyses en les complétant avec des données sismiques en 3D. Ils signalent avoir pu le faire en rachetant au rabais ces informations à des sociétés spécialisées qui se retrouvent avec moins de clients qu’avant du fait du désintérêt graduel de la part des foreurs de pétrole et de gaz pour le Golfe. Bref à travers cet exemple on peut se rendre mieux compte des moyens à mettre en œuvre pour évaluer la faisabilité de ces stockages massifs qui dépendent de toute une série de caractéristiques géophysiques.

En l’occurrence les chercheurs d’Austin ont été particulièrement intéressés par une couche de grès de l’époque du Miocène, âgée de 5 millions à 23 millions d’années, qui se trouve en partie sous les eaux contrôlées par l’État du Texas et s’étend jusqu’en Louisiane. La couche est poreuse c’est-à-dire qu’elle contient beaucoup de cavités permettant de retenir le liquide et se trouve à proximité de nombreux gros pollueurs, qui de facto deviendraient des « fournisseurs naturels de CO2 à stocker, en profitant de couts de tuyauterie ou d’expédition. Le grès est également recouvert d’une couche de roche moins poreuse qui peut agir comme un joint étanche au carbone. Meckel et son équipe ont construit de nouveaux modèles informatiques, puis ont effectué des simulations de la façon dont le dioxyde de carbone injecté pourrait s’écouler dans la roche. En 2017, ils avaient publié un atlas de la couche du Miocène du Golfe, 74 pages de cartes complexes et de minuscules caractères. Il est clair que l’équipe de Meckel et ses collègues a souhaité prouver que le Golfe est le meilleur endroit du pays, sinon sur Terre, pour que cette nouvelle industrie se développe… Le fait est que l’année suivante, cet atlas a été transformé en manuel économique, et le Congrès américain a voté un crédit d’impôt fédéral pour le captage et la séquestration du carbone qui, jusque-là, n’avait pas suscité beaucoup d’intérêt commercial. La nouvelle subvention, largement calquée sur celles pour les énergies renouvelables, a donné aux développeurs un crédit atteignant 50 $ pour chaque tonne de dioxyde de carbone résiduel qu’ils ont capturé et stocké géologiquement. Ce prix de 50$ la tonne a coïncidé avec une augmentation des catastrophes naturelles liées au réchauffement, qui ont catapulté le changement climatique au sommet de nombreux programmes d’entreprise. Il a également lancé la course au stockage du carbone aux États-Unis. L’atlas de Meckel, accessible à tous, est devenu l’ouvrage de référence de tous ceux qui souhaitent se lancer dans cette nouvelle ruée vers le stockage commercial de carbone. Il est intéressant de voir qu’un projet scientifique qui aurait pu paraitre un peu utopique à l’origine, il y a à peine quelques années pourrait bien se convertir en une nouvelle industrie spécialisée dans l’atténuation des dommages causés par l’utilisation des hydrocarbures. D’ailleurs dans un rayon de 75 miles autour de Port Arthur, plus d’une demi-douzaine de projets à l’échelle industrielle sont à divers stades de préparation. Leurs bailleurs de fonds comprennent des géants pétroliers tels qu’ExxonMobil, ConocoPhillips, BP et TotalEnergies, qui ont annoncé la possibilité d’investissements de plus de 100 milliards de dollars. Tout le monde semble pouvoir y trouver son compte : les principaux exploitants de pipelines considèrent le CO₂ généré par l’homme, comme un nouveau et énorme marché,les développeurs d’énergie renouvelable veulent maintenant aider à décarboner l’industrie pétro-gazière avec des espoirs de gains financiers importants,et les propriétaires fonciers se réjouissent de pouvoir valoriser leurs actifs à de nouvelles fins. Comme aux débuts de l’exploitation de l’or noir, c’est une ruée vers le capital, les droits fonciers et l’approbation réglementaire qui se jouent désormais pour capturer et stocker durablement le carbone…

La concurrence pourrait s’annoncer rude, avec peut-être, potentiellement un avantage pour les entreprises et les régions productrices d’hydrocarbures… bref, une tendance à surveiller de près…

La troisième question est de savoir si le stockage est techniquement réalisable. Pour le moment on est encore très loin de pouvoir parler de stockage massif, mais on dispose de réalisations et de sites pilotes avec des perspectives tout à fait encourageantes. À l’échelle mondiale, en 2021, 37 millions de tonnes métriques ont été séquestrées, c’est encore très peu face aux plus de 30.000 millions de tonnes de CO2 émises et au stock de CO2 présent dans l’atmosphère (que mon ami Christian de Perthuis appelle le « carbone d’en haut », une expression qui a de l’avenir avec cette idée de le récupérer de l’atmosphère et de le stocker à nouveau dans le sol!). 

Si elle tenait ses promesses, quel pourrait être l'impact de cet enfouissement du carbone ?

Les enjeux liés à l’enfouissement du carbone ouvrent de nouveaux espoirs en matière de lutte contre le changement climatique. Il est devenu indispensable de mobiliser toutes les idées et tous les talents pour pouvoir se sortir de cette crise climatique dans laquelle est plongé le monde. 

D’ailleurs les changements qui s’opèrent pourraient devenir impressionnants. 

Ainsi en 2021, le Texas General Land Office, qui loue les eaux de l’État à des fins de réalisations d’activité économique, a tenu sa première vente aux enchères de droits d’injection de carbone. C’est Carbonvert une start-up lancée en 2018, et donc sans aucune expérience particulière, par un vétéran de l’industrie pétrolière et un entrepreneur qui a remporté l’enchère à la surprise générale. Face à elle des soumissionnaires beaucoup plus importants parmi lesquels Marathon Petroleum, une compagnie pétrolière, Denbury Resources, un important exploitant de pipelines, et Air Products, une entreprise bien connue pour ses gaz industriels. Les deux dirigeants ont accumulé les connaissances requises en faisant le tour des conférences sur le sujet, et, ont finalement décidé de passer un partenariat avec Talos Energy. Basée à Houston, cette société dispose d’une expérience offshore et surtout de ses propres bases de données sismiques locales, un asset bien sûr précieux pour déterminer les lieux les plus adéquats pour enterrer le carbone en répondant à la fois aux attentes des investisseurs et des régulateurs. Le tandem Carbonvert-Talos s’est notamment concentrée sur les zones peu forées c’est-à-dire avec le moins de puits existants possibles, car ces derniers pourraient être des voies de fuite de dioxyde de carbone. De plus, compte tenu du coût pour forer chaque nouveau puits d’injection estimé entre 20 et 30 millions de dollars, l’équipe a évité les caractéristiques géologiques telles que les synclinaux – des zones où la couche rocheuse plonge, comme si elle formait un bol, clivant efficacement la superficie injectable. Trois mois plus tard, Carbonvert et Talos ont remporté un bail de 63 milles carrés, futur foyer de Bayou Bend CCS (CCS pour « capture et séquestration du carbone »). Plus tôt cette année, Chevron a pesé de tout son poids dans le projet, annonçant qu’il investirait 50 millions de dollars pour la moitié de Bayou Bend. Le but du jeu est maintenant de recruter suffisamment de pollueurs (recensés sur une base de données fédérale gratuite téléchargeable qui rapporte les émissions de chaque installation)rendre le projet économiquement viable. Le modèle d’affaires prévoit que les pollueurs collecteront le carbone – et le crédit d’impôt – et paieront ensuite à Bayou Bend des frais de transport et d’élimination qui pourraient fluctuer mais aujourd’hui estimés autour de 20 à 25 dollars la tonne. Une des difficultés à prendre en compte est que la collecte de CO2 doit être déclinée en fonction de son origine. En effet, les concentrations de CO2 dans les flux de déchets émis varient si elles émanent d’une raffinerie, d’une usine pétrochimique ou d’un terminal de gaz naturel liquéfié. Moins le carbone dans un flux de déchets est concentré, plus il est coûteux de le capturer…

Il sera intéressant de voir dans les années à venir dans quelles quantités et dans quels délais on pourra réaliser ces stockages. 

Quelles sont les limites d'un tel projet ? Quels sont les risques ? Est-ce une solution viable pour régler les enjeux liés aux émissions de CO2 ?

Il y a des enjeux de sécurité liés au stockage du dioxyde de carbone sous terre.Le principal risque est celui d’une fuite majeure. On connait le phénomène. En effet, au Cameroun, en 1986, le lac de cratère Nyos perché à 1 100 mètres d’altitude, en laissant échapper plus d’un kilomètre cube de gaz carbonique, évinçant l’air qu’on respire habituellement, faisait ainsi près de 2 000 victimes, mortes par asphyxie dans leur sommeil, tout comme plusieurs milliers de bovins, dans un rayon de 20 kilomètres. 

Il existe aussi des risques de fuite en continu, et cela pose la question du contrôle, de la réglementation et des pénalités en cas de défaillance de ces futurs lieux de de stockage de carbone injecté. 

Néanmoins, le risque reste relatif par rapport aux déchets radioactifs, par exemple. Le CO2 devient toxique lorsque sa concentration dans l’air atteint 5% et mortel à 20%.

L’autre question prégnante en matière d’innovation et de climat est toujours celle de la viabilité financière et de la priorisation des opportunités possibles. En l’occurrence sur le stockage massif de CO2, au-delà de la complexité pour identifier les meilleures configurations géologiques possibles, de « l’approvisionnement » en CO2 (et donc des contrats avec les clients pollueurs), du « tri » et de la récupération du CO2 dans les flux émis, mais également des questions d’obtention de tous les permis nécessaires, il reste la question des coûts encore extrêmement élevés. Le processus complet de capture et stockage peut aller jusqu’à 1000$ la tonne dans le cas des projets DAC, mais de nombreuses entreprises telles que le géant de l’assurance Swiss Re, Microsoft, Stripe, The Economist Group et Audi (sans parler de Coldplay) ont déjà signé pour payer à des sociétés qui se détachent en la matière telle que Climeworks des millions de dollars pour enterrer le carbone pour eux. De plus certains experts affirment que les coûts pourraient baisser à 100$ la tonne. La problématique de la viabilité financière persiste mais il convient de la relativiser car la rentabilité des projets s’améliore en fonction de l’évolution à la hausse du prix de la tonne de CO2. Pour mémoire ce dernier autour de 8€ au moment de la COP 21 en 2015 à Paris a frôlé les 100€ en Février 2022.

Bref le sujet est à suivre de près car on pourrait assister à l’essor d’une nouvelle industrie développée pour réparer le climat.