Vers des "feuilles artificielles" pour capter le CO2 ?

, Partager

La concentration de CO2 dans l’atmosphère a récemment dépassé la barre des 400 ppm (parties par million), d’après les mesures effectuées à Hawaii au début du mois. C’est le taux le plus élevé depuis au moins trois millions d’années. La dernière fois qu’un tel niveau a été atteint, le niveau des mers était plus élevé de plusieurs mètres et la température moyenne plus chaude de 2 à 3 degrés. Ainsi, même si nous réduisions drastiquement nos émissions dès aujourd’hui, il resterait une quantité très importante de carbone dans l’atmosphère. C’est la raison pour laquelle les regards se tournent vers les recherches pour tenter de capter ce CO2 atmosphérique. Aux Etats-Unis, de nombreux projets sur cette question sont actuellement en développement. Nous publierons d’ailleurs prochainement un rapport sur les projets industriels de capture et stockage de carbone (CSC).

Une résine artificielle capable de stocker du CO2

Le professeur Klaus Lacker et son équipe, à l’Université de Columbia, travaillent depuis plusieurs années sur un projet de "feuilles artificielles" qui permettraient de capter du CO2 (comme le font les arbres grâce à la photosynthèse) bien plus rapidement et à des niveaux bien plus importants que le processus naturel. En disposant une sorte de filtre de plastique constitué d’une résine spéciale imprégnée de carbonate de sodium, le CO2 est capté et permet la transformation du carbonate de sodium en bicarbonate [1]. Il est ensuite très facile de récupérer le CO2 de ce "filtre", simplement avec de l’eau [2] pour l’utiliser ensuite dans des process industriels ou le stocker dans des poches souterraines.

Ci-dessous une vidéo du professeur Klaus Lackner présentant le fonctionnement de son système :



Le professeur Klaus Lackner présentant le fonctionnement de son système pour capter du CO2 (vidéo en anglais)
Crédits : ColumbiaNews


L’avantage de ces "feuilles artificielles" en plastique est leur déploiement potentiel et leur coût relativement modeste. Selon les chercheurs, pour le coût de production d’une voiture, ce processus permettrait de collecter une tonne de carbone par jour, soit l’équivalent des émissions de 36 véhicules. Dix millions de ces "arbres artificiels" permettraient de capturer 12% du carbone émis chaque année [3]. En outre, ce processus pourrait s’appliquer aux sources mobiles, là où la CSC ne concerne pour l’instant que de grosses sources industrielles. Mais cela nécessite de l’énergie (environ 1,1 mégajoule d’électricité pour pomper et compresser 1 kilogramme de CO2) et de l’eau pour enlever le CO2 de la résine pour qu’elle puisse être réutilisée et que le CO2 puisse être stocké.

D’autres recherches sont en cours dans des universités ou des start-ups. Citons par exemple un projet pour fabriquer une membrane qui puisse extraire du CO2 de l’air (ou de produits chimiques) fabriquée à partir de la chlorophylle des plantes [4], à laquelle sont ajoutés des ions sodium et du cuivre, et un polymère électriquement conducteur. Un autre projet, développé par l’équipe de David Keith, professeur à Harvard, vise à développer une machine capable de capter du CO2 à partir de l’air ambiant (80% du CO2 de l’air entrant dans la machine est capté), comme l’explique la vidéo ci-dessous :



Le projet de "Carbon Engineering" pour capter du CO2 (vidéo en anglais)
Crédits : CarbonEngineering


Des projets difficilement rentables sans un prix sur le carbone

Le professeur Lackner insiste sur la différence d’approche entre ses recherches, les projets de capture et de stockage de carbone en général, et les projets de géo-ingénierie qui constituent une action directe sur la dynamique d’un système que, selon lui, nous ne comprenons pas encore suffisamment. S’il reconnait que la géo-ingénierie pourrait être considérée comme "une roue de secours" en cas d’urgence, il espère que nous n’aurons jamais à la mettre en oeuvre [5].

L’objectif de son projet est de capter et, in fine, de réutiliser plutôt que de stocker le CO2. Si cela doit aussi s’accompagner d’efforts pour développer les énergies renouvelables et l’efficacité énergétique et éviter d’ajouter toujours plus de CO2 dans l’atmosphère, il estime que capter le carbone de l’atmosphère est l’un des éléments de la solution. Pour l’instant, le CO2 capté dans les centrales à charbon, par exemple, est généralement stocké et enfoui dans des poches souterraines. Les projets de réutilisation du CO2 sont encore trop peu développés, sauf son utilisation pour améliorer l’extraction de pétrole "enhanced oil recovery" (qui à son tour conduirait à produire davantage de CO2…), qui est une technique utilisée depuis longtemps,. D’autres pistes existent, notamment pour combiner le CO2 avec de l’hydrogène afin de le convertir en hydrocarbures, ainsi que pour développer des sources de carburants grâce au CO2, comme les algues par exemple.

Des efforts sont néanmoins encore nécessaires pour faire baisser le coût de ces technologies afin que la capture (et la réutilisation du carbone) deviennent rentables. Fixer un prix sur le carbone permettrait certainement d’accélérer ces projets et d’inciter l’ensemble des filières à s’équiper. Dans le même sens, une action - très attendue- de l’Agence de protection de l’environnement (Environmental Protection Agency, EPA) pour limiter les émissions de CO2 des centrales électriques américaines existantes serait également un signal encourageant pour développer ces projets à plus grand échelle. Pour mémoire, l’EPA a publié l’an dernier la version préliminaire d’une réglementation limitant les émissions de CO2, uniquement pour les futures centrales électriques fonctionnant au charbon et au gaz. La version finale de ce texte se fait d’ailleurs toujours attendre, l’EPA ayant encore récemment repoussé sa date de publication.

Sources :


- [1] "400 PPM : Can Artificial Trees Help Pull CO2 from the Air ?" - BIELLO, D. - 16/05/2013 - http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=prospects-for-direct-air-capture-of-carbon-dioxide
- [2] "The big idea : scrubbing the skies" - National Geographic Website - http://ngm.nationalgeographic.com/big-idea/13/carbon-capture
- [3] "Carbon Capture Technologies that Could Help Fight Climate Change" - SCHIFFMAN, R. - 29/01/2013 - http://www.earthisland.org/journal/index.php/elist/eListRead/carbon_capture_technologies_that_could_help_fight_climate_change/
- [4] Le site internet du projet : http://www.terraleafchem.com/index.html
- [5] "Carbon Capture Technologies that Could Help Fight Climate Change" - SCHIFFMAN, R. - 29/01/2013 - http://www.earthisland.org/journal/index.php/elist/eListRead/carbon_capture_technologies_that_could_help_fight_climate_change/

Pour en savoir plus, contacts :


- Les projets de R&D financés par le Department of energy pour réutiliser le CO2 : http://energy.gov/fe/science-innovation/carbon-capture-and-storage-research/co2-utilization
- "Innovative Concepts for Beneficial Reuse of Carbon Dioxide" : les projets de R&D financés à hauteur de 25 millions de dollars par le plan de relance américain de 2009 et des co-financement privés : http://energy.gov/fe/innovative-concepts-beneficial-reuse-carbon-dioxide-0
- Voir les projets sélectionnés par le prix Virgin Earth "Removing greenhouse gases from the atmosphere" : http://www.virginearth.com/
- Le numéro spécial de "Climatic Challenge" :"Carbon Dioxide Removal from the Atmosphere : Complementary Insights from Science and Modeling" - TAVONI, M. et al. - May 2013 - http://link.springer.com/article/10.1007/s10584-012-0680-5
- Une interview du professeur Klaus Lackner : http://knowledge.allianz.com/environment/climate_change/?1580/carbon-capture-artificial-trees-suck-co2-from-air
Code brève
ADIT : 73084

Rédacteurs :


- Céline Ramstein, deputy-envt.mst@ambafrance-us.org ;
- Retrouvez toutes nos activités sur http://france-science.org.

Voir en ligne : http://www.bulletins-electroniques….