L'humanité doit éliminer jusqu'à 660 milliards de tonnes de dioxyde de carbone (CO₂) de l'atmosphère d'ici la fin du siècle pour limiter le réchauffement climatique à 1,5°C. C'est selon le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC), qui a basé son estimation sur les concentrations atmosphériques de CO₂ mesurées en 2020.

Éliminer autant de CO₂ impliquera plus que simplement planter beaucoup d'arbres. Des ingénieurs et des scientifiques développent des technologies de capture directe de l'air (DAC) qui sont censées extraire de grandes quantités de CO₂ de l'atmosphère tout en utilisant très peu de terre et d'eau.

Une unité DAC typique utilise de grands ventilateurs pour pousser l'air à travers un matériau liquide ou solide qui peut lier et éliminer le CO₂, de la même manière que les poumons humains extraient l'oxygène. Le matériau est régénéré lorsqu'il est chauffé, laissant du CO₂ concentré.

Le CO₂ concentré peut soit être stocké en permanence, généralement sous terre dans des réservoirs de pétrole et de gaz épuisés, soit être utilisé pour produire des produits chimiques utiles tels que des carburants synthétiques. Ces carburants relibéraient du CO₂ lorsqu'ils étaient brûlés et sont donc techniquement neutres en carbone.

Les partisans de la technologie affirment que cela pourrait réduire le besoin de combustibles fossiles et aider les industries difficiles à décarboner, comme l'aviation, à atteindre zéro émission nette. D'autres craignent que le DAC offre une distraction du travail acharné de réduction des émissions de carbone.

Ces critiques suggèrent que le coût élevé de l'énergie et les matériaux utilisés pour le DAC le rendent prohibitif et donc peu pratique dans le délai serré qui reste pour éviter un changement climatique catastrophique. Le coût d'élimination d'une tonne de CO₂ avec DAC peut atteindre 600 USD (522 £).

La technologie DAC en est encore à ses balbutiements. L'Agence internationale de l'énergie (AIE) prévoit qu'elle prélèvera 90 millions de tonnes par an en 2030, 620 millions de tonnes en 2040 et 980 millions de tonnes par an en 2050.

Mais dans l'état actuel des choses, seuls 19 projets DAC ont été mis en ligne depuis 2010, qui éliminent collectivement 0,008 million de tonnes de CO₂ chaque année, ce qui équivaut à environ sept secondes d'émissions mondiales liées à la production d'énergie en 2021.

Les développeurs de DAC travaillent sur des projets qui élimineront environ 1 million de tonnes de CO₂ par an chacun au milieu des années 2020. Mais ils peuvent avoir du mal à améliorer l'efficacité énergétique et à réduire les coûts assez rapidement pour éliminer le CO₂ à l'échelle nécessaire pour répondre aux prévisions de l'AIE pour les années 2030. Voici pourquoi.

Le déploiement du DAC prend de l'ampleur

La plus grande unité actuellement en activité est l'usine Orca, qui a été construite par la société Climeworks en Islande en 2021. Aussi grande que deux conteneurs maritimes, Orca vise à capturer et à stocker en permanence jusqu'à 4 000 tonnes de CO₂ par an en le dissolvant dans l'eau et en pompant sous terre où il réagira pour former de la roche.

C'est ce que 170 000 arbres sur 340 hectares de terre absorberaient en un an. Malheureusement, le temps froid du début de 2022 a gelé les machines et fermé l'usine.

Carbon Engineering, un autre développeur de DAC, prévoit de déployer une unité au Texas aux États-Unis qui, selon elle, éliminera et stockera jusqu'à 1 million de tonnes de CO₂ par an une fois qu'elle commencera à fonctionner en 2024. Cette entreprise comprend un investissement de plusieurs millions de dollars. de United Airlines qui tente de compenser les émissions de ses vols et d'acquérir des carburants synthétiques.

Les carburants neutres en carbone pourraient remplacer le pétrole dans les avions et les véhicules de transport de marchandises longue distance. Mais les technologies air-carburant ont encore besoin d'un modèle commercial plus compétitif que l'industrie des combustibles fossiles.

Il est peu probable que cela se produise rapidement, car ce dernier est si bien établi et subventionné alors que la technologie derrière l'air-carburant est rudimentaire et nécessite des investissements substantiels pour se développer.

Les coûts baissent trop lentement

L'AIE a estimé qu'en éliminant jusqu'à 1 milliard de tonnes de CO₂ par an de l'air avec les centrales DAC en 2050, on consommera jusqu'à 1 667 térawattheures d'énergie, soit l'équivalent de 1 % de la consommation mondiale en 2019.

Les coûts devraient chuter entre 125 et 335 dollars américains par tonne de CO₂ dans les années 2030, avec la perspective d'atteindre moins de 100 dollars américains d'ici 2040. Cela dépendra des unités DAC déployées et des développeurs qui apprendront de ces unités de démonstration, de la même manière que le coût de l'énergie solaire a baissé avec le temps.

Le CAD pourrait devenir financièrement viable dans les années 2030 si la baisse des coûts est compensée par la hausse du prix du carbone dans les régimes fiscaux. Selon le Fonds monétaire international, le prix moyen du CO₂ dans les pays où des taxes sur le carbone ou des mécanismes de tarification existent a atteint 6 USD la tonne en 2022 et devrait atteindre 75 USD d'ici 2030.

Le système d'échange de quotas d'émission de l'UE a fixé le prix d'une tonne de CO₂ à 90 USD la tonne en 2022. La loi sur la réduction de l'inflation a récemment augmenté les crédits d'impôt pour les entreprises qui retirent et stockent le CO₂ aux États-Unis de 50 USD la tonne à 180 USD la tonne.

Mais les prix élevés du carbone sont loin d'être la norme ailleurs. En Chine, le prix du carbone a oscillé entre 6 USD et 9 USD la tonne en 2021 et 2022.

Le DAC pourrait également devenir viable si le CO₂ qu'il élimine est monétisé. Mais c'est risqué. Une application du DAC est la récupération assistée du pétrole, qui consiste à pomper du CO₂ concentré sous terre pour extraire plus de pétrole.

Les estimations suggèrent que cette méthode pourrait émettre 1,5 tonne de CO₂ pour chaque tonne retirée. Bien que cette stratégie puisse réduire les émissions nettes de la production de pétrole conventionnel, elle ajouterait quand même du carbone dans l'atmosphère.

Des opportunités peuvent se présenter dans les industries qui ont besoin de CO₂ concentré, comme les fabricants de produits alimentaires. Le prix du CO₂ est passé de 235 $ US la tonne en septembre 2021 à plus de 1 200 $ US récemment.

En effet, la majorité du CO₂ au Royaume-Uni provient de l'industrie des engrais, où la flambée des prix du gaz naturel a fait des ravages. Bien que la demande mondiale actuelle soit limitée à environ 250 à 300 millions de tonnes par an, DAC pourrait bientôt offrir un approvisionnement en CO₂ plus abordable et neutre pour le climat.

Les nouvelles technologies peuvent aider à rendre le DAC moins cher. Par exemple, une start-up DAC basée au Royaume-Uni appelée Mission Zero Technologies vise à utiliser l'électricité au lieu de la chaleur pour régénérer le matériau absorbant le CO₂ dans les unités DAC. Selon l'entreprise, cela réduirait les besoins énergétiques du DAC par quatre.

Malheureusement, les estimations de coûts pour le CAD sont très incertaines. C'est en partie parce qu'ils proviennent souvent des développeurs eux-mêmes plutôt que de recherches indépendantes. Il n'y a pas d'approche communément acceptée pour quantifier les coûts réels du DAC, mais mon groupe de recherche travaille à vérifier les coûts de suppression réclamés par les développeurs de DAC et prévus par l'IEA avec un réseau mondial d'universitaires et d'industriels.

Le CAD ralentira-t-il le réchauffement climatique ?

The world needs to build about 30 DAC plants capable of removing more than 1 million tons of CO₂ a year every year between 2020 and 2050. With only a few such plants expected to be operational by the mid-2020s, overcoming this shortfall will be hard, especially if costs remain high and breakthrough DAC technologies are not discovered and commercialized.

I believe that DAC is still an essential tool for slowing global warming. When the predicted cost reductions are achieved, DAC will unlock the path to large-scale CO₂ removal with a much smaller land and water footprint than other removal technologies in the 2030s and beyond.

The role of DAC is not to compensate for rising emissions in the 2020s, but to close the emission gap and bring atmospheric CO₂ concentration down to limit global warming to 1.5°C during the decade and a bit approaching 2050. This is why governments and businesses should focus on ending their reliance on fossil fuels while supporting the research and development of DAC technology to drive its costs down. + Explorer plus loin

How not to solve the climate change problem

Cet article est republié de The Conversation sous une licence Creative Commons. Lire l'article d'origine.