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L'énergie est l'arme à double tranchant à l'origine de la crise climatique. L'énergie bon marché a amélioré des vies et soutenu une croissance économique massive. Mais comme la majeure partie provient de la combustion d'hydrocarbures, nous nous retrouvons désormais avec un héritage de dioxyde de carbone atmosphérique élevé (CO2 ) et une économie à forte intensité d'émissions.
Mais que se passerait-il si nous pouvions renverser la relation énergie-émissions ? Nous aurions besoin d'une technologie qui génère à la fois de l'électricité et élimine le CO2 de l'atmosphère.
La bonne nouvelle est que cette technologie existe déjà. De plus, la Nouvelle-Zélande est parfaitement positionnée pour faire cette "décarbonisation" moins chère que partout ailleurs sur la planète.
Et le moment ne pouvait pas mieux tomber, le premier plan de réduction des émissions du gouvernement (publié hier) appelant à des projets audacieux et à des solutions innovantes.
Nous recherchons comment brûler les déchets forestiers pour produire de l'électricité tout en capturant les émissions et en les piégeant dans des champs géothermiques. Puisque les forêts éliminent le CO2 de l'atmosphère à mesure qu'ils grandissent, ce processus est négatif en émissions.
Cela signifie également qu'une « taxe » sur le carbone peut être transformée en revenu. Avec le CO2 de la Nouvelle-Zélande prix à un niveau record de 80 dollars néo-zélandais la tonne métrique, et des entreprises étrangères annonçant des fonds d'un milliard de dollars pour acheter des compensations, il est maintenant temps pour une collaboration intersectorielle de faire de la Nouvelle-Zélande un leader mondial de la décarbonisation.
Bioénergie avec captage et stockage du carbone
Les puits de carbone artificiels sont des systèmes conçus qui éliminent en permanence le CO2 de l'atmosphère.
La bioénergie avec captage et stockage du carbone (BECCS) y parvient en piégeant le CO2 de la matière organique brûlée - arbres, biodéchets - profondément sous terre. Un avantage supplémentaire est que l'énergie libérée lors de la combustion peut être utilisée comme substitut à l'énergie à base d'hydrocarbures.
Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a déclaré que les voies d'atténuation du climat doivent inclure des quantités importantes de BECCS pour limiter le réchauffement climatique à 1,5℃. Cependant, la technologie est encore nouvelle, avec seulement quelques usines dans le monde fonctionnant actuellement à grande échelle.
Centrale géothermique de Wairakei avec ses pipelines, puits et turbines à vapeur existants. Crédit :Shutterstock
Le coût est un obstacle majeur. Les nouveaux projets ont besoin de pipelines coûteux pour déplacer le CO2 , et des puits d'injection profonds pour le stocker sous terre. Parce que le CO2 est plus flottant que l'eau, on craint également que tout gaz stocké sous terre ne s'échappe avec le temps.
C'est là que les champs géothermiques peuvent aider.
Systèmes géothermiques pour BECCS
La géothermie est une source d'énergie fiable en Nouvelle-Zélande, fournissant près de 20 % de notre électricité. Nous utilisons des puits profonds pour puiser dans des réservoirs souterrains d'eau chaude, qui passe ensuite à travers un réseau de tuyaux jusqu'à une turbine à vapeur qui génère de l'électricité.
Ensuite, l'eau est pompée vers le sous-sol, ce qui empêche le réservoir de "s'assécher". Les entreprises néo-zélandaises sont des leaders mondiaux dans la gestion des ressources géothermiques, et certaines expérimentent même la réinjection de petites quantités de CO2 qui viennent avec l'eau géothermique.
C'est là que réside l'opportunité. Les systèmes géothermiques disposent déjà de l'infrastructure nécessaire à la réussite d'un projet BECCS :pipelines, puits d'injection et turbines. Nous devons juste trouver comment marier ces deux technologies renouvelables.
Nous proposons qu'en brûlant les déchets forestiers, nous puissions suralimenter l'eau géothermique à des températures plus élevées, produisant encore plus d'énergie renouvelable. Ensuite, CO2 provenant de la combustion de la biomasse peut être dissous dans l'eau géothermique - comme un courant de soude - avant qu'il ne soit réinjecté dans le sous-sol.
Des projets en Islande et en France ont montré que la dissolution du CO2 dans l'eau géothermique vaut mieux que de l'injecter directement. Il réduit le coût des nouvelles infrastructures (CO2 liquide la compression coûte cher) et permet de continuer à utiliser les puits de réinjection construits pour un fonctionnement géothermique normal.
Contrairement au CO2 pur qui est moins dense que l'eau et a tendance à monter, l'eau gazeuse réinjectée est environ 2% plus lourde et va couler. Tant que des quantités égales d'eau géothermique sont produites et réinjectées, le CO2 restera dissous en toute sécurité, où il peut lentement se transformer en rochers et être piégé de façon permanente.
Comment les chiffres s'empilent ?
Notre modélisation initiale montre que le BECCS géothermique pourrait avoir des émissions négatives de l'ordre de -200 à -700 grammes de CO2 par kilowattheure d'électricité (gCO2/kWh). Comparé à environ 400 gCO₂/kWh d'émissions positives d'une centrale électrique au gaz naturel, il s'agit d'un renversement spectaculaire du compromis énergie-émissions.
Appliqué à un système géothermique de la taille de Wairakei (160 mégawatts), un seul système BECCS géothermique pourrait enfermer un million de tonnes métriques de CO2 chaque année. Cela équivaut à retirer deux cent mille voitures de la circulation et, aux prix actuels, cela rapporterait des dizaines de millions de dollars en compensations de carbone.
Ceux-ci pourraient être échangés via le système d'échange d'émissions pour faire gagner un temps précieux aux industries qui ont mis du temps à se décarboner, comme l'agriculture ou le ciment, pour atteindre le zéro net.
Mieux encore, la plupart des champs géothermiques néo-zélandais sont situés à proximité de grandes forêts avec de vastes opérations forestières. Selon les estimations, notre production de déchets forestiers s'élève à environ trois millions de mètres cubes chaque année. Rather than leaving it to rot, this could be turned into a valuable resource for geothermal BECCS and a decarbonizing New Zealand.
We can start doing this now
According to the IPCC it is "2 )%20emissions">now or never" for countries to dramatically decarbonize their economies. Geothermal BECCS is a promising tool but, as with all new technologies, there is a learning curve.
Teething problems have to be worked through as costs are brought down and production is scaled. New Zealand has a chance to get on that curve now. And the whole world will benefit if we do.
The success of geothermal BECCS will turn on new partnerships between New Zealand's geothermal generators, manufacturers and the forestry sector. Forestry owners can help transition wood waste into a valuable resource and drive down gate costs.
Most importantly, geothermal operators can leverage their vast injection well inventories and detailed understanding of the underground to permanently lock up atmospheric carbon.
With the government tightening emissions budgets and investing billions in a Climate Emergency Response Fund, now is the perfect time to make geothermal BECCS work for Aotearoa New Zealand.
