Pourquoi la nouvelle technologie de captage du CO₂ n'est pas la solution miracle contre le changement climatique

Pourquoi la nouvelle technologie de captage du CO₂ n'est pas la solution miracle contre le changement climatique Si seulement c'était aussi simple que ça. Olivier Le Moal / Shutterstock

Selon un récent rapport de l'ONU rapport, si nous voulons limiter la hausse de température à 1.5 ° C et prévenir les effets les plus catastrophiques du changement climatique, nous devons réduire les émissions mondiales de CO₂ à zéro net avec 2050. Cela signifie éliminer rapidement l'utilisation de combustibles fossiles - mais pour amortir cette transition et compenser les zones dans lesquelles il n'existe actuellement aucun remplacement pour les combustibles, nous devons éliminer activement le CO₂ de l'atmosphère. Planter des arbres et remettre en état sont un grande partie de cette solution, mais il est fort probable que nous aurons besoin d’une assistance technologique supplémentaire pour éviter une dégradation du climat.

Ainsi, lorsque des nouvelles récentes ont révélé que la société canadienne Carbon Engineering exploitait une chimie bien connue pour capter le CO₂ dans l’atmosphère à un coût de moins de 100 la tonne, de nombreux médias ont salué cette étape importante. balle magique. Malheureusement, la vue d'ensemble n'est pas aussi simple. Il est délicat de faire pencher la balance de source de carbone à puits de carbone, et nous estimons que les coûts énergétiques impliqués et les utilisations probablement en aval du CO₂ capturé signifient que la «balle» de Carbon Engineering est tout sauf magique.

Étant donné que le CO₂ ne représente que 0.04% des molécules dans notre air, sa capture pourrait sembler une merveille technologique. Mais les chimistes le font à petite échelle depuis le 18e siècle, et cela peut même être fait - quoique de manière inefficace - avec des fournitures de la quincaillerie locale.

Comme le savent les étudiants en chimie du secondaire, le CO₂ réagit avec l'eau de chaux (solution d'hydroxyde de calcium) pour donner du carbonate de calcium insoluble blanc laiteux. Les autres hydroxydes capturent le CO₂ de la même manière. L’hydroxyde de lithium était la base de la Absorbeurs de CO₂ Cela a permis aux astronautes d’Apollo 13 de rester en vie, et l’hydroxyde de potassium capte le CO₂ avec une telle efficacité qu’il peut être utilisé pour mesurer la teneur en carbone d’une substance brûlée. L'appareil 19thth century utilisé dans cette dernière procédure figure toujours sur le logo de l'American Chemical Society.

Malheureusement, ce n'est plus un problème à petite échelle - nous devons maintenant capturer des milliards de tonnes de CO₂, et vite.

La technique de Carbon Engineering est la chimie de l'hydroxyde à son meilleur. À son usine pilote en Colombie-Britannique, l'air est aspiré par de grands ventilateurs et exposé à l'hydroxyde de potassium, avec lequel le CO₂ réagit pour former du carbonate de potassium soluble. Cette solution est ensuite combinée avec de l’hydroxyde de calcium, ce qui donne un carbonate de calcium solide et facilement séparable, ainsi qu’une solution d’hydroxyde de potassium pouvant être réutilisée.

 Le carbonate de calcium peut être utilisé comme engrais de sol. Nordic Moonlight / Shutterstock


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Cette partie du processus coûte relativement peu d’énergie et son produit est essentiellement en calcaire - mais produire des montagnes de carbonate de calcium ne résout pas notre problème. Bien que le carbonate de calcium ait des utilisations dans l'agriculture et la construction, ce procédé serait beaucoup trop coûteux en tant que source commerciale. Ce n'est pas non plus une option pratique pour le stockage de carbone financé par le gouvernement en raison des quantités massives d'hydroxyde de calcium qui seraient nécessaires. Pour être réalisable, le captage direct de l’air doit produire du CO₂ concentré, qui peut être stocké ou utilisé en toute sécurité.

Ainsi, le carbonate de calcium solide est chauffé à 900 ° C pour récupérer le CO₂ pur. Cette dernière étape nécessite une grande quantité d'énergie. Dans la centrale au gaz naturel de Carbon Engineering, l’ensemble du cycle génère une demi-tonne de CO₂ pour chaque tonne capturée dans l’air. L'usine capte effectivement cet excès de CO₂ et pourrait bien sûr être alimentée par des énergies renouvelables pour un bilan carbone plus sain - mais le problème de l'utilisation de tout le gaz capturé demeure.

La start-up suisse Climeworks utilise du CO₂ capté de manière similaire pour aide à la photosynthèse et améliorer le rendement des cultures dans les serres avoisinantes, mais à ce jour, le prix est loin d'être compétitif. Le CO₂ peut être acheté ailleurs pour seulement un dixième du bénéfice net en 100 de Carbon Engineering. Les gouvernements disposent également de moyens beaucoup moins coûteux de réduire les émissions: il est beaucoup plus facile de capter le CO₂ à la source des émissions, où la concentration est beaucoup plus élevée. Cette technologie devrait donc intéresser principalement les industries à fortes émissions qui pourraient bénéficier du CO₂ aux propriétés écologiques.

Par exemple, l’un des principaux investisseurs dans la technologie de capture de Carbon Engineering est Occidental Petroleum, un grand utilisateur de Récupération améliorée du pétrole méthodes. Dans un tel procédé, le CO₂ est pompé dans des puits de pétrole pour augmenter la quantité de pétrole brut pouvant être récupérée, grâce à une pression de puits accrue et / ou à une amélioration des caractéristiques d'écoulement du pétrole lui-même. Cependant, y compris le coût énergétique du transport et du raffinage de ce pétrole supplémentaire, l'utilisation de la technologie de cette manière entraînera probablement une augmentation des émissions nettes, pas une réduction.

Une autre clé a parlé des opérations de Carbon Engineering est son Air aux carburants technologie, dans laquelle le CO₂ est converti en combustible liquide combustible, prêt à être brûlé à nouveau. Théoriquement, cela fournit un cycle de combustible neutre en carbone, à condition que chaque étape du processus utilise de l'énergie renouvelable. Cependant, même cette utilisation est encore loin d’une technologie à émissions négatives.

Les structures organométalliques sont des solides poreux capables de capter le CO₂.

Il y a des alternatives prometteuses à l'horizon. Les structures organométalliques sont des solides ressemblant à des éponges qui pressent la surface équivalente en CO₂ d’un terrain de football dans taille d'un morceau de sucre. L'utilisation de ces surfaces pour capter le CO₂ nécessite beaucoup moins d'énergie et les entreprises ont commencé à explorer leur potentiel commercial. Cependant, la production à grande échelle n’a pas été perfectionnée et des questions sur leur stabilité à long terme pour les projets de captage prolongé du CO₂ signifient que leur coût élevé n’est pas encore justifié.

Comme il est peu probable que les technologies encore en laboratoire soient prêtes pour une capture à la taille d'une gigatonne au cours de la prochaine décennie, les méthodes utilisées par Carbon Engineering et Climeworks sont les meilleures que nous ayons actuellement. Mais il est important de se rappeler qu'ils sont loin d'être parfaits. Nous devrons passer à des méthodes plus efficaces de captage du CO₂ dès que nous le pourrons. En tant que fondateur de Carbon Engineering, David Keith lui-même souligne, les responsables des politiques ont trop chichonné les technologies d’élimination du carbone et n’ont reçu jusqu’à présent que très peu de fonds pour la recherche.

Plus généralement, nous devons résister à la tentation de voir la capture aérienne directe comme une solution miracle qui nous évite de devoir nous attaquer à notre dépendance au carbone. Réduire ou neutraliser la charge de carbone dans le cycle de vie des hydrocarbures pourrait être un pas en avant vers les technologies à émissions négatives. Mais c'est juste que - un pas. Après avoir été si longtemps du mauvais côté du registre du carbone, il est temps de regarder au-delà du seuil de rentabilité.

A propos de l'auteur

Chris Hawes, maître de conférences en chimie inorganique, Université Keele

Cet article est republié de La Conversation sous une licence Creative Commons. Lis le article original.

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