1

Recycler le CO2 grâce à la photosynthèse industrielle, une voie prometteuse

ace au défi climatique, la chasse aux émissions de CO2 apparaît comme un enjeu majeur, faisant du carbone l’ennemi public nº1 des nations occiden-

tales. L’effort international pour une réduction progres-sive des émissions s’accompagne d’une option fortement privilégiée à l’heure actuelle: le captage et la séquestra-tion géologique du carbone (« Carbon Capture and Sto-rage » ou CCS). Le coût de cette technologie reste néan-moins très élevé d’après l’AIE qui l’estime entre 36 et 72 €/tCO2.

1 En outre, des incertitudes subsistent quant aux effets sur l’environnement du CO2 enfoui et son accepta-bilité sociale n’est pas sans poser problème. Or, il existe aujourd’hui une alternative : le recyclage du CO2. Cette nouvelle voie pourrait mettre fin à la contrainte clima-tique. Elle a déjà été découverte et n’attend qu’à être développée. Une solution innovante : recycler le CO2 A l’instar de Da Vinci qui s’inspira du vol des oiseaux pour produire ses études sur les prémices de l’hélicoptère, il est possible de s’inspirer du phénomène naturel de pho-tosynthèse. En transformant le CO2 au lieu de le séques-trer, ce procédé permettrait de s’affranchir des inconvé-nients liés au stockage. D’après B. Reynier, Ingénieur en Physique diplômé de l’INPG, « cette […] voie est trop peu explorée ». Des chercheurs américains du Sandia National Laborato-ries ont créé le prototype expérimental d’un appareil qui permet de convertir le CO2 en carburant à partir de la concentration du rayonnement solaire. Ce prototype, appelé "Counter Rotating Ring Receiver Reactor Recupe-rator" (CR5) a été testé avec succès en automne 2009 par son inventeur, Rich Diver, qui a ainsi initié le projet « Sunshine to Petrol »(S2P). Il s’agit d’une machine solaire rotative qui utilise la chaleur du soleil pour transformer du dioxyde de carbone émis dans la combustion d’énergies fossiles en carburant liquide utilisable.2

L’énergie solaire est concentrée pour atteindre une tem-pérature qui permet d’engendrer de façon chimique une « combustion inversée ». Ce processus sert de base à la production d’hydrocarbures liquides à partir de CO2 et

d’eau. Le procédé constitue ainsi une extension de l’économie hydrogène, analogue au processus de photo-synthèse. Grâce à cette technologie, les énergies fossiles pourraient donc être réutilisées, ce qui réduirait considé-rablement les émissions dans l’atmosphère tout en per-mettant de limiter les quantités de matières fossiles ex-traites du sol. D’après les chercheurs, si la première étape est la capture du CO2 à partir de sources de pollution concentrée, le but ultime de cette innovation pourrait être d’extraire directement le CO2 dans l’air. Ils ne sont d’ailleurs pas les seuls à se pencher sur la question du recyclage du CO2, ce qui atteste de l’intérêt que présente cette nouvelle solution. D’autres projets visant à développer des moyens de recycler le CO2 en carburant en s’appuyant sur le principe de la photosyn-thèse ont déjà vu le jour. Les universités d’Alicante et de Valence utilisent notamment les propriétés organiques du phytoplancton.3 Des scientifiques japonais ont quant à eux fait la découverte l’an dernier d’une bactérie qui permettrait de transformer le CO2 en méthane afin de recomposer du gaz naturel.4 Le recyclage du CO2 s’avère donc être une solution plus durable que le CCS puisqu’elle permet de valoriser le carbone émis et non plus seulement de le stocker. Il ne faut cependant pas oublier qu’il s’agit d’une technologie émergente devant encore faire ses preuves et dont le développement est soumis à de nombreux défis.

F

Sylvie Tarnai Université Paris-Dauphine 23 ans

Le processus S2P incorpore le CO2 dans la vision d’une économie hydrogène alimentée par le soleil

2

Obstacles et perspectives La communauté scientifique sait depuis longtemps qu‘il est possible de recycler le CO2, mais nombreux sont ceux qui pensent qu’il va être difficile de le faire en pratique, aussi bien sur le plan technique qu’économique. Les tests ont montré que le processus de transformation du CO2 fonctionne, il s’agit maintenant d’en améliorer l’efficience. Ainsi, le système pourrait être appliqué sur les sites industriels à condition qu’il devienne au moins deux fois plus efficient que la photosynthèse naturelle dont le rendement maximal théorique est de 5%. En outre, l’alimentation du procédé en énergie solaire con-centrée (nécessaire pour atteindre une température permettant la combustion chimique voulue) ainsi que la question du transport de cette énergie vers le site émet-teur de CO2 seront des enjeux cruciaux. De plus, cette technologie est aujourd’hui encore diffici-lement viable. Elle grève en effet des coûts de production supplémentaires du fait de la complexité de l’équipement mais aussi de par la quantité d’énergie solaire nécessaire à la transformation du CO2 si l’efficience est peu élevée. Ainsi, l’évolution du rendement de la technologie de con-centration solaire constitue un enjeu de taille. Une option serait de délocaliser toutes les activités polluantes dans les zones ensoleillées afin de pouvoir recycler le CO2 émis. Même si cela semble relever de la fantaisie, les décisions d’investissements à venir pourraient du moins être influencées. La technologie inventée dans le cadre du projet S2P pour-rait être accessible sur le marché d’ici 15 à 20 ans et pré-sente ainsi une réelle alternative à long terme à la sé-questration du gaz carbonique. Afin de faire avancer la

recherche et de pouvoir industrialiser le procédé, il est enfin nécessaire d’encourager l’innovation et de créer un cadre juridique favorable au système. L’UE pourrait ainsi cesser de se concentrer uniquement sur la technologie du CCS dont les limites ont déjà été mises à nu et faciliter le développement du recyclage du CO2 pour asseoir un lea-dership technologique européen en la matière. Même si un système dans lequel on aurait apprivoisé le carbone semble encore illusoire, le recyclage du CO2

grâce à la photosynthèse industrielle présente des atouts indéniables. Une nouvelle approche en matière de ges-tion du problème des émissions par le biais d’une utilisa-tion productive du CO2 pourrait ainsi devenir un projet du 21ème siècle. Seuls des efforts suffisants de recherche et d’investissement permettront d’explorer cette alterna-tive prometteuse qui apporte une solution à la fois aux enjeux énergétiques et climatiques actuels.

NOTES

1. Le CSC accroît ainsi de 25 à 100% le coût de production de l’électricité. En outre, il faudrait déployer un réseau très conséquent de « carboducs » estimé par l’AIE, entre 30 000 et 150 000km de long pour l’Europe.

2. L’énergie abondante du soleil pourrait ainsi être captée afin de « redynamiser » chimiquement le dioxyde de carbone en mo-noxyde de carbone. L’énergie solaire concentrée permet alors de séparer le CO2 et le H2O pour obtenir du méthane (CO) et de l’hydrogène (H2), les éléments de base pour produire des hydrocarbures synthétiques.

3. L’usine pilote, construite au pied d’une cimenterie et opérationnelle depuis janvier 2011, permet la conversion accélérée du CO2 en pétrole artificiel.

4. Il s’agit des scientifiques de l’Agence japonaise des sciences et technologies maritimes et terrestres (JAMSTEC).

SOURCES Godard, Olivier. Y a-t-il une vie après Copenhague ? Alternatives Economiques, nº 288. Février 2010.

A. Denny Ellerman et alii. Le prix du carbone. Les enseignements du marché européen du CO2. Ed. Pearson. 2010.

Taverdet-Popiolek, Nathalie et Thais-I-Tésé, Françoise. Emergence des technologies de charbon propre – L’Europe saura t- elle

donner à temps l’impulsion nécessaire ? Revue de l’Energie, nº 590. Juillet-Août 2009.

James E. Miller, Mark D. Allendorf, Richard B. Diver, Lindsey R. Evans, Nathan P. Siegel, and John N. Stuecker “Metal Oxide Composites and Structures for Ultra-High Temperature Solar Thermochemical Cycles” J. Mater. Sci. 2008.

Le captage et stockage géologique du carbone : un bilan intérimaire du Conseil Mondial de l’Energie. World Energy Council.

2007.

www.energie.lexpansion.com; www.sandia.gov/news/publications; www.enerzine.com