Alors que les émissions mondiales se poursuivent sans relâche, le changement climatique progresse à un rythme effarant. Mais une équipe de scientifiques de l'UC Santa Barbara et de l'université RWTH d'Aix-la-Chapelle en Allemagne a en tête une nouvelle et nouvelle destination pour tout le dioxyde de carbone craché dans l'atmosphère :les produits chimiques.

La production chimique émet des quantités faramineuses de gaz à effet de serre via l'énergie qu'elle consomme et les matières premières carbonées qu'elle utilise. Sangwon Suh, professeur à la Bren School of Environmental Science &Management de l'UC Santa Barbara, et ses collègues chercheurs voient une opportunité de détourner des milliards de tonnes de CO2 des cheminées vers la chaîne d'approvisionnement en produits chimiques, si le monde peut créer suffisamment d'énergie renouvelable pour que l'effort en vaille la peine. Leur analyse apparaît dans le Actes de l'Académie nationale des sciences .

Selon les conclusions de l'équipe, la production chimique, une industrie englobant des secteurs aussi divers que les lubrifiants, peintures et plastiques - représente plus de 3,3 milliards de tonnes de CO2 par an, ou l'équivalent en d'autres gaz à effet de serre. Suh a récemment publié le premier compte rendu complet des émissions de carbone des plastiques, dans lequel lui et son coauteur ont découvert que les plastiques représentent à eux seuls l'équivalent de 1,8 milliard de tonnes métriques d'émissions de CO2 par an.

"D'un côté, cette quantité massive de plastique et de produits chimiques pose problème, " dit Suh, qui fait de la recherche en écologie industrielle, "parce qu'une énorme quantité d'énergie est nécessaire à la production et, une fois les produits utilisés, une énorme quantité de déchets sera générée."

"D'autre part, " il a continué, "c'est une opportunité, car ces matières premières sont en grande partie à base de carbone. Si nous pouvons utiliser le dioxyde de carbone comme source de carbone pour ces plastiques et produits chimiques, alors nous pouvons capturer et stocker une grande quantité de CO2 dans les plastiques et les produits chimiques qui auraient autrement été émis, tout en créant de la valeur."

L'application de la capture et de l'utilisation du carbone (CCU) à l'industrie chimique est une idée nouvelle. Il fournirait une source renouvelable de composés carbonés et aurait l'avantage supplémentaire d'extraire le CO2 de l'atmosphère. CCU produit également une grande quantité d'eau pure en tant que sous-produit, une aubaine potentielle alors que la sécurité de l'eau devient un problème plus important. Quoi de plus, l'utilisation du carbone capturé compense en premier lieu une partie des coûts de sa capture, un défi économique majeur aux efforts de séquestration du carbone.

Mais l'équipe voulait savoir à quel point cela pouvait être pratique. C'est un nouveau territoire, les chercheurs ont donc dû travailler à partir de zéro. Ils se sont mis à tester si le CCU offrait une opportunité appréciable de réduire les émissions de gaz à effet de serre, et a constaté que c'était le cas. La technique pourrait éliminer jusqu'à 3,5 milliards de tonnes de CO2, ou l'équivalent en autres gaz à effet de serre par an.

Cependant, ce procédé augmenterait la demande totale d'énergie de l'industrie principalement parce qu'elle a également besoin d'hydrogène, qui est généralement produit à partir d'eau par électrolyse. Ces demandes devraient être satisfaites avec des énergies renouvelables, sinon, le processus émettrait plus de carbone que le simple approvisionnement traditionnel en matière, via les réserves de combustibles fossiles.

La question est alors devenue :quelle quantité d'électricité renouvelable est nécessaire pour atteindre ce potentiel technique de 3,5 gigatonnes ?

La réponse :126 à 222 % des objectifs mondiaux actuels en matière d'énergies renouvelables à l'horizon 2030. Et ces objectifs semblent déjà très ambitieux dans les politiques et trajectoires actuelles.

« Nous avons été surpris de la quantité d'électricité nécessaire pour réduire les émissions de gaz à effet de serre grâce au CCU, " a fait remarquer Suh. " Certaines personnes peuvent penser que les chiffres de production d'énergie renouvelable que nous avons testés sont irréalistes. Bien, c'est le but."

Temps et efforts

De nombreux scientifiques se sont intéressés à l'UCC, ainsi qu'au captage et au stockage du carbone, car ils craignaient de plus en plus que diverses propositions et stratégies visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre ne fassent défaut. Les lampes LED et les voitures électriques produisent moins de gaz à effet de serre, mais éviter une catastrophe climatique nécessite plus que de simplement réduire les émissions, Suh dit.

"Les scientifiques commencent à sentir que ces efforts ne pourront pas nous maintenir à une augmentation de la température moyenne mondiale de 1,5 à 2 degrés Celsius, Ce sont les objectifs fixés par les Nations Unies à la suite du rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) afin de prévenir les catastrophes climatiques. Pour respecter ces objectifs, il faut réduire les émissions nettes à zéro d'ici la seconde moitié du siècle. , dit Suh, qui a été co-auteur principal d'une partie du rapport 2014 du panel.

Cela conduit au concept d'un budget carbone, à savoir une quantité totale maximale de gaz à effet de serre que les humains peuvent émettre tout en continuant à se réchauffer en dessous de 2 degrés Celsius. Les scientifiques ont produit de nombreuses estimations de ce budget, mais l'un des plus influents rapporte un chiffre de 763 milliards de tonnes de CO2, ou l'équivalent dans d'autres gaz. À l'heure actuelle, nous émettons environ 50 milliards de tonnes de CO2 par an, Suh dit. Cela ne laisse pas beaucoup de latitude pour travailler avec, ou beaucoup de temps pour résoudre le problème.

"Nous devons réduire considérablement nos émissions de gaz à effet de serre immédiatement, " dit Suh.

Cependant, il pense qu'avoir une vision trop optimiste du potentiel de capture du carbone est également dangereux. "Notre étude représente la première évaluation mondiale du potentiel que CCU détient pour l'atténuation du carbone, et nous avons constaté qu'il en faut beaucoup à la CCU pour sauver le monde, ", a déclaré Suh. Les humains ne peuvent pas continuer comme d'habitude en supposant que la capture du carbone résoudra le problème même si nous manquons nos objectifs.

"Plus que tout au monde, cette étude montre l'énorme quantité d'énergie renouvelable nécessaire pour que le CCU ait du sens, " a déclaré Suh. Il soupçonne que ceux qui liront l'étude rechigneront aux exigences, disant que nous ne pouvons pas diriger toute cette électricité renouvelable uniquement vers CCU.

"Je suis d'accord, " dit-il. " C'est le but. "

Le meilleur pour votre argent

Si nous ajoutions l'énorme quantité d'électricité renouvelable détaillée dans l'étude, cela soulève la question de savoir si CCU est la meilleure application de cette puissance supplémentaire. L'équipe a donc comparé le CCU avec des alternatives qui pourraient s'avérer plus efficaces.

Il s'avère que le CCU n'est pas actuellement l'utilisation la plus efficace de l'électricité renouvelable pour l'atténuation des émissions de carbone. L'investissement de cette énergie dans les pompes à chaleur, plutôt que de dépendre du gaz naturel pour le chauffage, permettrait la plus grande réduction des émissions par kilowattheure, suivi de choses comme l'électrification des transports et des chauffe-eau. En réalité, l'équipe a calculé que nous pourrions investir environ 5 pétawattheures (5 000 milliards de kilowattheures) d'énergie renouvelable supplémentaire dans les pompes à chaleur avant qu'elles n'atteignent la saturation. Seulement après tous ces autres, les utilisations plus efficaces de l'électricité renouvelable sont épuisées, serait-il alors judicieux d'investir l'énergie verte dans la capture et l'utilisation du carbone.

Cependant, si une capacité supplémentaire est générée, CCU pourrait s'avérer un outil précieux pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, selon les scientifiques. Le tonnage de composés à base de carbone qui circulent dans l'industrie chimique donne à CCU le potentiel d'avoir un effet démesuré sur la réduction des émissions.

"Nous n'avons pas trouvé CCU comme un sauveur de l'environnement mondial, " Suh ​​dit, « bien qu'il puisse avoir un certain potentiel local, où il y a une offre excédentaire d'électricité renouvelable sans utilisations apparentes. »

Dans ce cas, cependant, les plastiques volumineux et les produits chimiques produits devraient être expédiés sur le marché, générant ainsi plus d'émissions. Au lieu, le surplus d'électricité pourrait servir au traitement des données, qui est beaucoup plus efficace à transmettre dans le monde entier, Suh dit. Lui et ses collègues examinent maintenant le rôle que les centres de données et l'informatique externalisée pourraient avoir pour réduire les émissions en utilisant le plus efficacement possible les sources d'énergie disponibles.