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].

Anticiper les ruptures/ Anticipating disruptions

Disruptions seem difficult to avoid, as the present technical and economic system does not seem able to cope with the challenges ahead.    Two main cases can be considered:

1) fostering innovation for generating positive disruptions; if successful, such positive disruptions may provide appropriate answers.                                                
2) improving resilience, in order to be able to face negative disruptions, such as those which might result from global warming.

In both cases, a new way of thinking becomes essential, both for initiating innovative solutions and for making them acceptable to the public

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Les ruptures apparaissant inévitables, la démarche à entreprendre pour préparer l’avenir devrait comporter deux volets :
1) promouvoir les innovations, qui pourraient correspondre aux ruptures positives et réfléchir à la façon de favoriser l’implantation de nouvelles filières dans des secteurs tels que par exemple le photovoltaïque ou le stockage d’énergie. 

2) améliorer la résilience du système économique, en considérant qu’il sera difficile de prévoir et de surmonter totalement les difficultés à venir et que des catastrophes ne peuvent être exclues. Ceci concerne des questions telles que le réchauffement climatique ou l’épuisement possible de matières premières stratégiques. La lenteur des négociations climatiques fait craindre que des mesures, si elles sont prises, arriveront sans doute trop tard. 

Les voies d'avenir / Potential paths for the future

Present challenges: rarefaction of resources, environment degradation, loss of biodiversity, local pollution, global warming, and economic crisis. result in a major risk of collapse. A global transition is required, involving major changes in economy and the social life.  Two major paths can be considered. A first option is based upon the idea that technological progress will be able to provide the solutions needed, through new forms of human and machine intelligence. A quite different position is held  by the degrowth movement, which considers technological progress as a threat and recommends to limit the consumption of energy and raw materials, while raising the efforts for environment protection. It is possible to reconcile, at least partially  ,these two visions, by recognizing the need for a continuous growth of the complexity of the economic system, through the continuous increase of knowledge, creation and building up  of new connections. Such an evolution will be acceptable, only if it helps to achieve an evolution towards a symbiosis with the environment, by minimizing the consumption of non renewable resources and the production of waste.Thus, the future will depend upon the capacity of our society to take into account the general interest. It is only in such a case that it will become possible to avoid major conflicts, which might result in a global collapse. It is only by combining general interest and complexity progression, that we may hope to reach a "new civilization", which will be able to overcome the present challenges. 

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Des défis sans précédent: raréfaction des ressources, dégradation de l’environnement, perte de biodiversité, réchauffement climatique et crise économique, entraînent un risque d’effondrement à l’échelle planétaire. La seule prise en compte du profit à court terme ne peut déboucher sur des décisions permettant de préserver l’intérêt national et de réduire les tensions sociales à l’échelle de la planète. Une transition globale est requise, qui implique des transformations importantes dans l’organisation économique et sociale. Deux grandes voies sont généralement présentées pour surmonter ces défis. La première s’appuie sur le progrès technologique pour résoudre l’ensemble des problèmes grâce à de nouvelles formes d’intelligence homme-machine. A l’inverse, pour les partisans de la décroissance, le progrès technologique ne fait qu’aggraver nos problèmes et le seul moyen de préserver l’environnement consiste à réduire volontairement notre consommation de ressources naturelles. Il est possible de réconcilier, au moins en partie, ces deux visions apparemment opposées par une réflexion sur la nature du progrès. 

Le dramatique échec de la Conférence de Durban / The dramatic failure of the Durban Conference

As expected, the Durban Conference has been a dramatic failure. At the end of this Conference, none of the main emittors of GHG, China, United States, Russia, Japan, Canada has taken any clear commitment. A commitment might be taken in 2015 and take effect from 2020. It means that, even in the most favourable case, nothing serious will be decided earlier, whereas, already now, it appears that 2020 would be in any case too late for reaching the goal of a 2°C limitation of the temperature.

The Kyoto Protocol will be renewed for 5 or 8 ans, but without Canada, Russia and Japan. The constraints will be supported by countries which represent 15% of CO2 emissions, mainly the European Union, although it represents now only 12% of the emissions. China, as the first world emittor, will bear no constraint, but will continue to receive credits from the European Union for any action it would undertake. It will be very difficult to move from such a position, but it is the whole planet which will be the victim

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Comme on pouvait le craindre, la conférence de Durban débouche sur un échec. Cet échec apparaît comme particulièrement sévère et révélateur de l'impasse dans laquelle se trouvent les négociations climatiques actuelles. A l'issue de la conférence aucun des grands pays émetteurs de CO2, Chine, Etats-Unis, Inde, Russie, Japon, Canada n'a pris d'engagements. Un accord contraignant pourrait être signé en 2015 pour une entrée en vigueur à partir de 2020. Cela signifie, que dans l'hypothèse favorable, mais nullement certaine où cette feuille de route serait respectée, rien de significatif ne sera fait avant, alors que la période qui va jusqu'à 2020 va être décisive et qu'ensuite, il sera trop tard pour respecter la limite des 2°C d'élévation de la température moyenne.

Le gaz naturel: une énergie de transition / Natural gas: an attractive option for the energy transition

Natural gas will play an increasing role for the supply of energy in the years to come.Its resources are abundant, especially taking into account unconventionnal natural gas, which has made United States the first natural gas producer in the world. Furthermore, it is a comparatively clean energy source, especially when compared to coal. It emits around twice less CO₂ than coal per unit energy produced. Furthermore the efficiency of a gas-fired combined cycle power plant is higher, around 60%, resulting in a futher reduction of CO₂ emissions when compared with coal. Natural gas can be combined easily with renewable energy sources. Gas-fired combined cycle power plants can be used for compensating the intermittence of renewable energy sources, sun and wind, without the need of very large and expensive energy storage devices. The combination natural gas + renewables represents an attractive transition option, before the combination renewables + storage becomes economically acceptable.  

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Le  gaz naturel joue un rôle croissant dans le bilan énergétique mondial, sur la base de ses atouts reconnus. C’est la plus propre des énergies fossiles , conduisant à des émissions en CO₂ réduites par rapport à l’ensemble des autres énergies fossiles. Les réserves prouvées sont équivalentes à plus de 60 ans de consommation au rythme actuel, pour le gaz conventionnel et les ressources, qui sont considérables,  devraient permettre d’exploiter des quantités de gaz naturel très supérieures aux réserves actuelles. Par ailleurs, il existe des ressources très importantes en gaz non conventionnel: gaz de houille, gaz de schiste, gaz dissous dans les aquifères, gaz profond, gaz provenant de gisements à faible perméabilité, hydrates. Grâce au gaz non conventionnel, les Etats-Unis sont devenus le premier producteur mondial de gaz naturel. Le gaz naturel se prête à des utilisations souples et performantes et émet sensiblement moins de gaz à effet de serre par unité d'énergie produite au cours d'une combustion stœchiométrique que le charbon (de l'ordre de 2 fois moins : 47 kg de CO₂ par GJ contre environ 105 dans le cas du charbon).   

Réchauffement climatique: les progrès arriveront trop tard / Global warming: Technologies will arrive too late

Will it be possible to avoid the global warming? It seems more and more dubious. At the political level, only the European Union has decided  further  cuts of GHG emissions. The economic crisis will make such decisions more and more difficult to implement. The nuclear power phase-out in Germany and some other European countries will favour the use of coal and make this goal even more difficult to achieve.  The public opinion tends to think that technology can bring an answer to any problem. In the area of energy, it is certainly not the case. Energy conservation is a must, but energy is vital for the economy and energy savings alone cannot provide a solution to the problem.  Alternative technologies are not ready. In the case of wind and solar power, huge investments will be needed  and the issue of energy storage is not yet solved. In the case of coal-fired power plants, it is not clear yet that CCS is a realistic option, due to the economic costs, the risks involved and the potential reluctance of public opinion. New, more competitive options, are needed and it will take time. They may arrive too late, by 2030 and beyond.

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Sera-t-il possible d'agir à temps pour éviter le réchauffement climatique? On peut craindre de plus en plus que ce ne sera pas le cas. Au niveau politique, seule l'Union Européenne est engagée dans un programme contraignant de réduction des émissions de gaz à effet de serre au delà de 2012, alors que sa contribution à ces émissions est devenue mineure.  Elle est aux prises avec une crise économique qui est devenue de loin la principale préoccupation de l'opinion et des dirigeants politiques. La sortie du nucléaire de l'Allemagne et d'autres pays européens va favoriser l'utilisation du charbon et rendre la tâche encore plus difficile.

Environnement et politiques publiques / Environment and public policies

When adressing environmental issues, three basic attitudes are possible, as it has been shown by Dominique Bourg. The first one is the most radical, "deep ecology" position which considers that it is necessary to shift from an anthropocentric to a biocentric  system of law and reference. Although it has the merit to show that nature has an intrinsec value, not limited to its utility for man, such a position seems to be too extreme for being accepted in a democratic regime, at least in the present situation. A second position refers to the "Imperative of Responsibility" of Hans Jonas. For Hans Jonas, this imperative is the most important, and he tends to rely upon a "government by experts". Since that time. the public opinion, at least in occidental countries, is less and less favourable to let experts decide what is the best for the community. Establishing a strong link between environment protection and democracy seems the best way to follow, but it is not easy, as the general public is not fully aware of the real issues Furthermore, politicians are mainly driven by short term issues, which correspond to the length of their political mandate.  It is therefore necessary to introduce some mechanism, which might help to take into account longer term issues, but it is still lacking and remains difficult to impliment. 

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Face aux questions d’environnement, trois attitudes sont possibles, comme l’a montré Dominique Bourg [1] Ces attitudes peuvent inspirer trois types de politiques publiques.

 La première est celle de l’écologie radicale, ou « écologie profonde », qui préconise un système de juridique non plus anthropocentré, mais biocentré. Le concept d’écologie profonde a été introduit par le Norvégien Arne Naess [2]. L’idée que l’espèce humaine ne devrait pas jouir de droits supérieurs à ceux des autres espèces, a inspiré les mouvements antispécistes, qui défendent les droits des animaux et se manifestent par des actions militantes, parfois violentes. Les principes de l’écologie radicale ne sont actuellement admis par aucun système politique, mais contribuent néanmoins à faire évoluer l’opinion en attirant l’attention sur le fait que la vie a une valeur intrinsèque, qui ne se limite pas à l’usage qu’en fait l’homme. Cette question reste néanmoins l’une des plus difficiles, car les principes éthiques devant guider les textes de loi ne semblent pas clairement définis et restent débattus.