Captage et stockage de CO2 / CO2 capture and storage

CO₂ capture and storage (CCS)   is a potential option for reducing large carbon dioxide emissions from coal-fired power plants and other energy-intensive industrial plants such as refineries, cement factories, ironworks. Three types of geological underground storage can be considered: depleted oil and gas reservoirs (around 920 Gt capacity), unused coal seams (5-150 Gt) and deep saline aquifers (400-10 000 Gt). Coal-fired power plants are the main contributors to  CO₂  emissions.  

Two major difficulties remain. A first one is the cost, between 50 and 100 € /t of  CO₂ , which doubles the cost per kWh produced from a coal fired power plant. The second difficulty is the acceptance of large underground  CO₂  storage facilities, by the population living near by. Therefore, it is not clear presently that the CCS option will be ready in due time for reducing substantially  CO₂  emissions and coal-fired power plants remain a major threat for the climate.

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Le captage et le stockage géologique de CO₂ pourraient permettre d’éviter les émissions concentrées de CO₂ provenant de certaines installations industrielles. Ces installations peuvent être par exemple des raffineries, des cimenteries, des installations de sidérurgie, mais ce sont les centrales thermiques opérant au charbon qui constituent le principal enjeu. De tous les combustibles fossiles, le charbon est le plus pénalisant en termes d'émissions de CO₂. Les émissions des centrales thermiques, dont la plus grande partie provient des centrales au charbon, rejettent des quantités de CO₂, qui représentent environ 40% des émissions mondiales liées à la consommation d’énergie, soit 12 Gt/an sur un total de 29 Gt/an[1]..

   La mise en œuvre d'une chaîne de captage, transport et stockage géologique de CO₂ soulève deux types de problèmes: D'abord un problème économique: le coût de la tonne de CO₂ évité se situe actuellement entre 50 et 100 € /t. Étant donné qu'une centrale conventionnelle au charbon émet pas loin d'une tonne de CO₂ par MWh, on constate que cela revient pratiquement à doubler le coût de la production d'électricité; il est donc très important de réduire le coût de la chaîne de captage-stockage, tout particulièrement au stade du captage, qui représente la part la plus importante de ce coût. Il faut aussi parvenir à réduire la consommation d’énergie associée au captage-stockage, qui pénalise fortement le rendement de la centrale[2].

   En ce qui concerne le stockage géologique lui -même, le problème principal consiste à pouvoir garantir la sécurité et la pérennité de ce stockage. Trois modes de stockage géologique peuvent être envisagés : dans des gisements de pétrole et de gaz épuisés (potentiel de stockage: 920 Gt de CO₂  , dans des veines de houille inexploitées (5-150 Gt) ou dans des aquifères salins profonds (400 - 10 000 Gt). Le potentiel de stockage le plus important est constitué par les aquifères salins profonds; même si des incertitudes importantes subsistent, il parait considérable et capable d’assurer le stockage d’une part significative des émissions de CO₂ sur une période qui pourrait dépasser un siècle.

   Il est prévu que le captage et le stockage de CO₂ deviennent opérationnels sur les centrales thermiques vers 2020. Au cours d'une première phase, les principales applications vont être associées à des opérations de récupération assistée, la principale source de CO₂ provenant du traitement de gaz naturel. Le potentiel de CO₂ évité grâce au captage-stockage a été estimé comme pouvant atteindre environ 9 Gt de CO₂ par an, dont 5 dans le secteur électrique et 4 dans le reste de l’industrie[3]. Toutefois, des incertitudes importantes demeurent. Le coût élevé du captage et stockage de CO₂ est un premier obstacle majeur. Une deuxième difficulté concerne l’acceptabilité par les populations concernées du stockage sous terre de quantités très importantes de CO₂. Dans ces conditions, on peut se demander si cette option sera effectivement prête à temps pour contribuer efficacement à la réduction des émissions de gaz à effet de serre pendant la période de transition. Les centrales thermiques au charbon, qui risquent de se développer dans les années à venir pour des raisons économiques demeurent donc une menace majeure pour le climat.

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[1] Chiffres AIE pour  2008 (IEA Outlook, 2010)

[2] Carbon dioxide capture and storage, IPCC Special Report , IPCC, IPCC Working Group III, Cambridge University Press, 2005

[3] Scenario Blue Map de l’AIE