Capture et stockage géologique du CO2

 

Les scientifiques du Groupe intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC) ont montré que la température moyenne de la terre a augmenté au cours de ces dernières décennies dans un contexte d’augmentation de la teneur atmosphérique en gaz à effet de serre (GES) dont l’élément principal est le dioxyde de carbone (CO2). La concentration de CO2 dans l’atmosphère, qui était de 280 ppm au cours des siècles précédant l’ère industrielle, a atteint 385 ppm en 2008. Sans mesures énergiques rapides, le GIEC estime que la température pourrait augmenter de 2°C à 6°C d’ici la fin du siècle et qu’il faut réduire les émissions mondiales de CO2 de 50% d’ici 2050, pour ne pas dépasser le seuil critique d’augmentation de 2°C par rapport à l’ère préindustrielle.

La réduction de l’impact des émissions sur le climat de la terre passe par une approche mondiale. Le premier traité international consacré à ce sujet est la Convention de Rio de Janeiro signée en 1992 qui a posé les principes d’une gestion globale du problème. Le protocole adopté à Kyoto en 1997, et entré en vigueur en 2004, précise des objectifs et des moyens dont un mécanisme international de marché carbone. Lors de la conférence de Copenhague en 2009, 120 pays ont adopté un accord, portant entre autres sur les points suivants : reconnaissance de l’objectif de limiter le réchauffement à 2°C (sans obligation de l’atteindre), financement de l’adaptation au changement climatique par les pays industrialisés, quantification des réductions d’émissions pour ces mêmes pays, suivi de la déforestation dans les pays en développement. Dès 2007, l’Europe a défini ses objectifs climatiques à l’horizon 2020 incluant en particulier une réduction de 20% des émissions de GES,

Pour stimuler les actions contribuant à la réduction des émissions, certains pays se sont engagés dans la mise en place de marchés du carbone, dès la signature du protocole Kyoto. Il s’agit de systèmes permettant les échanges de quotas d’émissions ou de crédits récompensant les émissions évitées, évalués en tonnes de CO2. Un système européen d’échanges de quotas a été mis en place en trois phases à partir de 2005, suivi par d’autres initiatives : Nord Est Etats Unis (RGGI), Nouvelle Zélande, Japon. Le marché européen connaît aujourd’hui une grave crise de fonctionnement.

Les émissions dues à l’activité humaine sont actuellement de 30 Gt par an. Elles ont comme origine : industrie (29%), résidentiel et tertiaire (23%), déforestation (17%), transport (15%), agriculture (13%), déchets (3%). Le carbone peut être séquestré dans des réservoirs ou « puits de carbone » par es mécanismes naturels ou artificiels. Les principaux réservoirs naturels sont les océans, les forêts et les sols. Selon l’AIE (2010), les processus à mettre en œuvre pour diminuer de la quantité de CO2 atmosphérique seraient: économies d’énergie (30%), énergies renouvelables (17%), substitution des combustibles (15%), énergie nucléaire (6%), améliorations des processus de production (5%) et le captage/stockage du CO2 pour 19%.

Le processus de Captage Stockage géologique du CO2 (CO2 Capture Storage, CCS), consiste à séparer ce gaz des autres émissions des sites industriels ou des sites de production de gaz, le comprimer puis le transporter et enfin le stocker dans le sous-sol. Au niveau du captage, trois procédés sont disponibles : oxydocombustion, precombustion et postcombustion. Il y aurait dans le monde entre 5000 et 8000 sites émettant plus de 0,1 Mt de CO2/an qui seraient concernés. Le transport peut-être assuré soit par carboducs soit par bateaux. Le stockage géologique final peut se faire dans des aquifères salins profonds, dans des réservoirs d’hydrocarbures ou dans des couches de charbon. Dans les deux derniers cas, l’injection de CO2 peut être utilisée pour favoriser la récupération de méthane en place dans les réservoirs. De très nombreux programmes de R&D ont été lancés en Europe et dans le monde depuis deux décennies, en particulier sur les phases de captage, de stockage et sur les inventaires de sites favorables. On estime les capacités techniques de stockage entre 675 et 900 Gt au niveau mondial (2005). Certains projets intègrent des pilotes : le projet Sleipner dans l’offshore norvégien qui consiste à extraire le CO2 du gaz produit sur ce champ et à le réinjecter, depuis 1986, dans un aquifère salin situé à 800 m de profondeur  et le projet intégré de Lacq, en Aquitaine, qui a mis en œuvre pendant 2 ans (2008-09) un processus complet depuis la captage par oxydocombustion sur le site industriel, le transport par carboduc sur 25 km et l’injection dans le réservoir déplété du champ de Rousse (prof : 4500m). En France, le BRGM a conduit un inventaire des capacités de stockage et le Club CO2, lancé par l’ADEME et animé par le BRGM et l’IFPEN, regroupe des industriels, des entités de recherche, des bureaux d’études et des collectivités locales afin de faciliter les échanges entre les acteurs.

Une législation et une réglementation spécifiques encadrent les opérations sur les sites. Les risques et les nuisances associés au processus de captage/stockage de CO2 sont principalement de deux types :

  •  Acceptabilité des sites industriels et des réseaux de carboducs
  • Pérennité du stockage sur le long terme, nécessitant des études géologiques préliminaires détaillées et une surveillance sur le long terme de l’accumulation et des installations.

 

Pour en savoir plus à la SGF:                                                                                         

- Enjeux liés au changement climatique, La Rédaction, Géologues, 176 – Acheter en ligne ce numéro
- Le marché du carbone : un aperçu, la Rédaction, Géologues, 176 – Acheter en ligne ce numéro
- Réduction des émissions et stockage géologique du CO2 à l’horizon 2050, la Rédaction, Géologues, 176 – Acheter en ligne ce numéro
- Le stockage géologique du CO2 dans le contexte énergétique du XXIe siècle, Géologues, 2010, numéro spécial 166 – Acheter en ligne ce numéro
- icon Le captage du CO2 (207.4 KB), F. Lecomte, P. Broutin, E. Lebas, Ed. Technip, 2009, Géochronique - Analyse d'ouvrage
 
et …
 
- site de l’Agence Internationale de l’Energie – http://www.iea.org/
- site de l’Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) – accès aux documents du GIEC - http://www.ipcc.ch/home_languages_main_french.shtml
- Rapport Energies 2050, Centre d’Analyse stratégique, 2012, p. 389-392. http://www.strategie.gouv.fr/system/files/rapport-energies.pdf
- site BRGM,- le stockage géologique du CO2 - http://www.brgm.fr/content/stockage-geologique-co2
- Filière du charbon propre en France : étude de faisabilité d’un pilote de séquestration du CO2 pour les centrales thermiques au charbon, BRGM, 2004 - http://infoterre.brgm.fr/rapports/RP-53943-FR.pdf
- Panorama du CO2 et état des négociations climatiques internationales – Panorama 2010, IFPEn - http://www.ifpenergiesnouvelles.fr/publications/notes-de-synthese-panorama/panorama-2010
- Lacq CO2 capture and geological storage pilot project – Total - http://www.total.com/MEDIAS/MEDIAS_INFOS/1872/EN/CO2-Lacq-Total-Project-Information-dossier.pdf