La capture et le stockage du carbone : le grand mirage de la lutte contre le changement climatique ?

Depuis quelques mois, l’idée folle de capturer directement le carbone dans l’atmosphère pour lutter contre le changement climatique semble refaire surface. Selon les rapports du Groupe d’experts Intergouvernemental sur l’Evolution du Climat (GIEC) et l’Agence Internationale de l’Energie (AIE), les technologies de capture et de stockage du dioxyde de carbone (ou « CCS » pour Carbon Capture and Storage) doivent rapidement être mises en place afin de respecter la limite des 2°C de hausse de la température. Ainsi, selon l’AIE, un total de 12 gigatonnes de CO2 devrait être capturé et stocké entre 2015 et 2050 grâce à un investissement total de 3,6 milliards de dollars.

On compte aujourd’hui une trentaine de projets industriels à travers le monde. Et la France n’est pas en reste, puisque le 27 mai 2019 a été lancé à Dunkerque le premier projet français de capture et stockage de dioxyde de carbone à échelle industrielle. Cet énorme projet, supporté entre autres par ArcelorMittal, Axens et Total, fait partie du programme de recherche et d’innovation de l’Union Européenne : Horizon 2020. Il bénéficie à ce titre d’une subvention de 14,8 millions d’euros sur les 19,3 nécessaires à sa construction et à son fonctionnement pour les 4 prochaines années.

Une technologie connue depuis longtemps mais encore trop peu développée

Ces technologies sont loin d’être nouvelles. Elles sont développées avec succès depuis plus de 50 ans et reposent sur plusieurs procédés. Ainsi la capture du CO2 peut être réalisée :

• En pré-combustion avec de l’hydrogène dans les industries de fertilisants ou de production d’hydrogène
• En oxy-combustion dans l’oxygène, selon le procédé de Linde découvert en 1902 et en opération dans l’usine Shell Pearl gas to liquids au Qatar depuis 2006
• En post-combustion avec des solvants, dans des procédés d’adoucissement de gaz naturel mis au point dans les années 30

De même le transport du CO2 et son stockage en sols profonds utilisent les mêmes technologies que celles développées dans les années 1950 pour la récupération assistée de pétrole par injection de CO2.  Aux Etats-Unis on compte déjà 5000 km de pipelines haute pression qui transportent plus de 60 millions de tonnes de CO2 par an pour la récupération assistée de pétrole.

Néanmoins, ces technologies ont pour l’instant été très peu développées à échelle industrielle avec seulement 23 usines en opération dans le monde. La capacité de capture de ces usines s’élève à 40 millions de tonnes de CO2 par an et 70% de cette capacité se situe en Amérique du Nord. L’Union Européenne avait quant-à-elle pour ambition d’avoir 12 projets de CCS en 2015, mais seuls 2 projets sont en opération en Norvège pour l’instant.

Entre asymétrie de l’information et défaillance de coordination : une viabilité économique encore à prouver

Le CCS fait face à d’immenses barrières économiques, typiques des innovations environnementales et des technologies visant à réduire l’empreinte carbone. Son déploiement massif n’est possible que s’il présente une opportunité économique pour les émetteurs de CO2, c’est-à-dire si l’unité de coût du CCS (en $/tonne de CO2 stocké) est plus faible que le coût de l’émission d’une tonne de carbone déterminé par la réglementation. Malheureusement les externalités environnementales des activités émettrices de CO2 ne sont aujourd’hui pas totalement internalisées. Ainsi, le nouveau projet CCS de Dunkerque prévoit un coût d’opération de 30 euros par tonne de CO2 alors que le prix actuel du carbone sur le marché européen fluctue entre 6 et 14 euros par tonne.

Beaucoup d’incertitudes pèsent également quant à la viabilité économique de ces technologies. Cela concerne particulièrement les coûts additionnels d’injection et de transport qui nécessitent la mise en place de réseaux de distribution de CO2 et d’usines d’injection. A cause d’un défaut de coordination des politiques publiques, les industriels craignent de ne pas avoir accès à des réseaux de transport de CO2 ou aux centres de stockage.  En effet, comme les réseaux de transport d’électricité ou de gaz naturel, ils sont tous deux des monopoles naturels et nécessitent des investissements publics majeurs pour être développés et entretenus. De plus, l’installation et l’opération des CCS présente un coût non négligeable pour les industriels.

Afin de réduire ces coûts, et espérer à termes réaliser des économies d’échelle, il est nécessaire d’augmenter le nombre d’expérimentations. Mais au vu des risques industriels et économiques de tels projets, le marché reste frileux : les industriels sont encore dans une phase où ils s’attendent à récupérer les retours d’expériences d’autres acteurs plus audacieux et bénéficier du ruissellement de la connaissance (ou « knowledge spillovers »).

La régulation, seul moyen pour développer la capture du carbone et son stockage à grande échelle

Le CCUS est en train de traverser la vallée de la mort commune à de nombreuses technologies émergentes pour lesquelles les financements sont durs à trouver une fois que le produit minimum viable a été créé mais que le développement à l’échelle n’est pas encore atteint. A cause des asymétries d’informations, l’accès au capital est difficile et risqué pour les industriels. C’est pourquoi le marché privé ne peut participer à lui seul au développement du CCS et que des politiques publiques doivent être mises en œuvre pour soutenir et financer ces nouvelles technologies. Celles-ci peuvent prendre plusieurs formes :

• Un support financier direct des gouvernements pour partager le fardeau des « coûts d’apprentissage »
• Des mécanismes financiers incitatifs (tarifs subventionnés, crédit fiscal à la production, normes de portefeuilles,…)
• Un support financier et réglementaire pour le développer l’accès au transport de CO2 par pipeline et aux sites d’injection de CO2 dans le sol
• Un cadre légal bien défini qui clarifie les responsabilités des opérateurs en cas de fuite de CO2 ou de poursuite judiciaire d’un tiers

Pourtant aucun pays n’a pour l’instant mis en place de cadre normatif propice au déploiement à grande échelle de la capture et du stockage du carbone. Un brin d’optimisme est tout de même permis aux Etats-Unis où une nouvelle législation de 2018 (The Future Act, 45Q) instaure un crédit d’impôt en faveur du CCS à hauteur de 18 $/tCO2 pour le CO2 utilisé pour la récupération assistée de pétrole et 29$/tCO2 pour le CO2 stocké dans des sites archéologiques dédiés. Ces montant vont de plus être amenés à augmenter de manière linéaire pour atteindre respectivement 35$/tCO2 et 50$/tCO2 d’ici 2026, permettant d’imaginer un développement plus important de ces technologies dans les prochaines années. Cependant, il est peu probable que le CCS soit adopté par les centrales à charbon américaines : les prix bas du gaz et des énergies renouvelables et le vieillissement des centrales à charbon ne favorisent pas les investissements de modernisation dans cette industrie.

La régulation est donc un moteur indispensable pour encourager le déploiement du CCS. Le projet Gordon en Australie, a ainsi été soumis à l’obligation de réinjecter sous terre au moins 80% du CO2 émis lors des opérations de traitement des gaz. Ce projet étant l’un des plus grands projets mondiaux de gaz, les coûts de compression et stockage de gaz sont plutôt négligeables devant les revenus générés et ne représentant que 5% des coûts totaux du projet. Ces coûts seront encore plus rapidement amortis grâce à l’arrivée d’une loi de taxation du carbone attendue prochainement en Australie.

Des décisions politiques aujourd’hui difficiles à mettre en œuvre

Pourtant, ces mécanismes financiers sont très compliqués à mettre en place pour les gouvernements. Les taxes carbone ou le marché d’émissions de carbone sont souvent vus par les politiciens comme un outil inefficace participant à décroitre la compétitivité des industries locales et augmentant le prix de l’énergie pour le consommateur final, c’est-à-dire l’électeur. Aux vues des récentes manifestations des gilets jaunes en France, on comprend d’autant plus la sensibilité du sujet et la difficulté à financer la transition énergétique et les technologies bas-carbone par la mise en place de nouvelles taxes.

De plus, ces décisions doivent faire face à l’opposition de nombreuses associations convaincues que la capture du carbone est une distraction aux réels efforts de lutte contre les émissions de CO2. Pour Greenpeace, il n’est pas certain que ces technologies soient « prêtes à temps ». Le recours à la capture du carbone serait alors une barrière à un changement plus profond du système énergétique mondial tourné vers la réduction des hydrocarbures.

Enfin, selon certains militants écologistes le déploiement à grande échelle du CCS présenterait des impacts négatifs pour les écosystèmes et la santé humaine à cause des risques de contamination des sols et de l’eau potable. Ces visions sont légitimes mais ne prennent pas en compte la durée nécessaire pour mener à bien la transition énergétique : le passage d’un système carboné à un système décarboné ne pouvant se faire de manière instantanée.

Développement de la capture du carbone : tous les regards sont tournés vers la Chine

Au vu de l’actualité et des protestations récentes, le déploiement de la capture du carbone et de son stockage à grande échelle semble aujourd’hui compromis en Europe et aux Etats-Unis.  Peu de politiques sont prêts à investir dans cette technologie incertaine, coûteuse et impopulaire. Pour l’instant, l’Europe n’arrive donc pas à atteindre ses ambitions en matière de pilotes CCS et les Etats-Unis ne promeuvent que les projets où le CO2 est récupéré à des fins commerciales (dans la chimie ou la récupération assistée de pétrole), ce qui empêche le déploiement du stockage du CO2 à grande échelle.

Les regards se tournent donc vers la Chine où la prise de décision en matière de politique énergétique est beaucoup plus centralisée Le pays a la capacité de développer rapidement la technologie à grande échelle, puisqu’une grande partie de son mix électrique repose sur de grandes et jeunes centrales à charbon pour lesquels les coûts d’ajout de technologies de capture de carbone sont minimisés.

Néanmoins, comme le reste du monde, la Chine devra construire le cadre légal et financier propice au développement du CCS. Si le grand déploiement des énergies renouvelables chinoises à bas coût est un signal positif pour les technologies bas carbone et le CCS, il est également à l’origine d’un important problème de compétition tarifaire pour l’industrie du charbon qui chercher aujourd’hui à réduire ses coûts. Pour développer le stockage du carbone, la Chine devra se doter d’infrastructures adéquates et d’un énorme réseau de transport du CO2. Si elle y arrive, il est probable qu’elle montre le chemin aux autres grands émetteurs de CO2 asiatiques et aux pays en voie de développement qui sont les plus sensibles au changement climatique et qui ont l’ambition de s’imposer dans les débats internationaux sur ce sujet vital.