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BBC Afrique of Wednesday, 17 March 2021

Source: bbc.com

Le dispositif qui inverse les émissions de CO2

Nous sommes en 2050. Sortez du Permian Basin Petroleum Museum de Midland, au Texas, et dirigez-vous vers le nord, à travers les broussailles brûlées par le soleil, où les quelques pompes à pétrole qui subsistent encore hochent paresseusement la tête sous la chaleur, et vous le verrez : un palais étincelant émergeant du sol plat comme une crêpe.

La terre ici se reflète : les vagues bleu argenté d'un immense panneau solaire s'étendent dans toutes les directions. Au loin, elles s'enroulent autour d'un colossal mur gris de cinq étages et de près d'un kilomètre de long. Derrière le mur, vous apercevez les tuyaux serpentant et les portiques d'une usine chimique.

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En vous approchant, vous voyez que le mur bouge, qu'il brille - il est entièrement constitué d'énormes ventilateurs qui tournent dans des boîtes en acier. Vous vous dites que cela ressemble à une gigantesque unité de climatisation, gonflée à des proportions incroyables. Dans un sens, c'est exactement ce dont il s'agit.

Vous regardez une usine de capture directe de l'air (CDA), l'une des dizaines de milliers d'usines de ce type dans le monde. Ensemble, elles essaient de refroidir la planète en aspirant le dioxyde de carbone de l'air. Ce paysage texan a été rendu célèbre par les milliards de barils de pétrole extraits de ses profondeurs au cours du XXe siècle. Aujourd'hui, l'héritage de ces combustibles fossiles - le CO2 présent dans l'air - est repompé dans les réservoirs vidés.

Si le monde veut atteindre les objectifs de l'accord de Paris, à savoir limiter le réchauffement de la planète à 1,5 °C d'ici à 2100, des vues comme celle-ci pourraient être nécessaires d'ici au milieu du siècle.

Mais revenez un instant en 2021, à Squamish, en Colombie-Britannique, où, dans un décor bucolique de montagnes enneigées, on met la dernière main à un dispositif de la taille d'une grange, recouvert d'une bâche bleue. Lorsqu'elle sera opérationnelle en septembre, l'usine prototype de captage direct de l'air de Carbon Engineering commencera à éliminer une tonne de CO2 de l'air chaque année. C'est un petit début, et une usine un peu plus grande est en préparation au Texas, mais c'est l'échelle typique d'une usine de CDA aujourd'hui.

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"Nous avons un problème de changement climatique et il est causé par un excès de CO2", explique Steve Oldham, directeur général de Carbon Engineering. "Avec la DAC, vous pouvez supprimer n'importe quelle émission, n'importe où, à n'importe quel moment. C'est un outil très puissant".

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La plupart du temps, la capture du carbone se concentre sur le nettoyage des émissions à la source : des épurateurs et des filtres sur les cheminées qui empêchent les gaz nocifs d'atteindre l'atmosphère. Mais cela n'est pas pratique pour les sources ponctuelles, petites et nombreuses, comme le milliard et quelques d'automobiles de la planète. Elle ne peut pas non plus s'attaquer au CO2 qui se trouve déjà dans l'air. C'est là que le captage direct de l'air entre en jeu.

Si le monde veut éviter un changement climatique catastrophique, il ne suffit pas de passer à une société neutre en carbone. Le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat (GIEC) a averti que pour limiter le réchauffement de la planète à 1,5 °C d'ici 2100, il faudra des technologies telles que le CAD pour "déployer à grande échelle des mesures d'élimination du dioxyde de carbone" - à grande échelle, ce qui signifie plusieurs milliards de tonnes, ou gigatonnes, chaque année.

Elon Musk a récemment promis 100 millions de dollars (72 millions de livres sterling) pour développer des technologies de capture du carbone, tandis que des entreprises comme Microsoft, United Airlines et ExxonMobil investissent des milliards de dollars dans ce domaine.

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"Les modèles actuels suggèrent que nous devrons éliminer 10 gigatonnes de CO2 par an d'ici 2050, et d'ici la fin du siècle, ce chiffre devra doubler pour atteindre 20 gigatonnes par an", explique Jane Zelikova, climatologue à l'université du Wyoming.

À l'heure actuelle, "nous n'éliminons pratiquement rien. Nous devons partir de zéro".

L'usine de Carbon Engineering à Squamish est conçue comme un banc d'essai pour différentes technologies. Mais l'entreprise est en train de dessiner les plans d'une usine beaucoup plus grande dans les champs pétrolifères de l'ouest du Texas, qui permettrait de fixer 1 million de tonnes de CO2 par an.

"Une fois que l'une d'elles est terminée, c'est un modèle à l'emporte-pièce, il suffit de construire des répliques de cette usine", explique M. Oldham. Pourtant, il admet que l'ampleur de la tâche à accomplir est vertigineuse. "Nous devons retirer 800 gigatonnes de l'atmosphère. Cela ne va pas se faire du jour au lendemain".

Une vision d'avenir

La science de la capture directe de l'air est simple. Il existe plusieurs façons de procéder, mais celle utilisée par Carbon Engineering consiste à utiliser des ventilateurs pour aspirer de l'air contenant 0,04 % de CO2 (les niveaux atmosphériques actuels) à travers un filtre imbibé d'une solution d'hydroxyde de potassium - un produit chimique caustique communément appelé potasse, utilisé dans la fabrication du savon et dans diverses autres applications.

La potasse absorbe le CO2 de l'air, puis le liquide est acheminé vers une deuxième chambre et mélangé à de l'hydroxyde de calcium (chaux de construction). La chaux s'empare du CO2 dissous et produit de petits flocons de calcaire. Ces flocons de calcaire sont tamisés et chauffés dans une troisième chambre, appelée calcinateur, jusqu'à ce qu'ils se décomposent, libérant du CO2 pur, qui est capté et stocké. À chaque étape, les résidus chimiques restants sont recyclés dans le processus, formant une réaction fermée qui se répète à l'infini sans aucun déchet.

Les émissions mondiales de carbone continuant à augmenter, l'objectif climatique de 1,5 °C semble de moins en moins probable sans des interventions de ce type.

"Le nombre de choses qui devraient se produire sans le captage direct de l'air est si étendu et multiple qu'il est très peu probable que nous puissions respecter les accords de Paris sans cela", déclare Ajay Gambhir, chercheur principal à l'Imperial College Grantham Institute for Climate Change et auteur d'un document de 2019 sur le rôle du CAD dans l'atténuation du climat.

Le GIEC présente bien certains modèles de stabilisation du climat qui ne reposent pas sur le captage direct de l'air, mais Ajay Gambhir estime que ces modèles sont "extrêmement ambitieux" dans leurs hypothèses sur les progrès de l'efficacité énergétique et la volonté des gens de modifier leur comportement.

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"Nous avons dépassé le point où la réduction des émissions devait avoir lieu", déclare Zelikova. "Nous nous enfermons de plus en plus dans notre dépendance à l'égard du CAD."

Le CAD est loin d'être le seul moyen de retirer le carbone de l'atmosphère. Le carbone peut être éliminé naturellement par des changements dans l'utilisation des terres, comme la restauration des tourbières ou, plus populairement, la plantation de forêts. Mais cette méthode est lente et nécessiterait d'immenses étendues de terres précieuses.

Selon certaines estimations, il faudrait planter des forêts sur une superficie équivalente à celle des États-Unis, ce qui multiplierait par cinq le prix des denrées alimentaires. Et dans le cas des arbres, l'effet d'élimination du carbone est limité, car ils finissent par mourir et libérer le carbone stocké, à moins qu'ils ne puissent être abattus et brûlés dans un système fermé. (Pour en savoir plus sur les raisons pour lesquelles planter des arbres ne contribue pas toujours à lutter contre le changement climatique).

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L'ampleur du défi que représente l'élimination du carbone en utilisant des technologies comme le CAD, plutôt que des plantes, n'est pas moins gargantuesque.

L'article de Gambhir calcule que pour suivre le rythme des émissions mondiales de CO2 - actuellement de 36 gigatonnes par an - il faudrait construire environ 30 000 centrales de captage et de stockage du carbone à grande échelle, soit plus de trois pour chaque centrale électrique au charbon en service dans le monde aujourd'hui.

La construction de chaque centrale coûterait jusqu'à 500 millions de dollars (+ de 274 milliards FCFA), soit un coût pouvant atteindre 15 000 milliards de dollars (8231 billions 434 milliards 115 millions 89 500 FCFA).

Chacune de ces installations devrait être approvisionnée en solvant pour absorber le CO2. L'approvisionnement d'un parc d'installations de CED suffisamment grand pour capter 10 gigatonnes de CO2 par an nécessitera environ quatre millions de tonnes d'hydroxyde de potassium, soit une fois et demie l'offre mondiale annuelle de ce produit chimique.

Et une fois que ces milliers d'installations de CED seront construites, elles auront également besoin d'énergie pour fonctionner. "S'il s'agissait d'une industrie mondiale absorbant 10 gigatonnes de CO2 par an, vous dépenseriez 100 exajoules, soit environ un sixième de l'énergie mondiale totale", explique M. Gambhir.

La plus grande partie de cette énergie est nécessaire pour chauffer le four de calcination à environ 800 °C - une température trop élevée pour l'énergie électrique seule, de sorte que chaque usine de CDA aurait besoin d'un four à gaz et d'un approvisionnement en gaz.

Le coût pour la planète

Les estimations du coût du piégeage d'une tonne de CO2 dans l'air sont très variables, allant de 100 à 1 000 dollars (54?876 à 548?763 FCFA) par tonne.

M. Oldham estime que la plupart des chiffres sont exagérément pessimistes. Il est convaincu que le génie climatique peut fixer une tonne de carbone pour un prix aussi bas que 94 dollars (51?583 FCFA), en particulier lorsque le processus industriel sera généralisé.

Un problème plus important est de savoir où envoyer la facture. Aussi incroyable que cela puisse paraître, sauver le monde s'avère assez difficile à vendre, commercialement parlant. Le captage direct de l'air permet toutefois d'obtenir un produit de valeur : des milliers de tonnes de CO2 comprimé.

Celui-ci peut être combiné à de l'hydrogène pour produire un carburant synthétique neutre en carbone. Celui-ci peut ensuite être vendu ou brûlé dans les fours à gaz du calcinateur (où les émissions sont captées et le cycle recommence).

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Étonnamment, l'un des plus gros clients du CO2 comprimé est l'industrie des combustibles fossiles.

Lorsque les puits se tarissent, il n'est pas rare que l'on extraie le pétrole restant du sol en exerçant une pression sur le réservoir à l'aide de vapeur ou de gaz, dans le cadre d'un processus appelé récupération assistée du pétrole. Le dioxyde de carbone est un choix populaire pour ce processus, qui présente l'avantage supplémentaire d'enfermer le carbone dans le sous-sol, ce qui constitue la dernière étape de la capture et du stockage du carbone.

Occidental Petroleum, qui s'est associé à Carbon Engineering pour construire une usine de CDA à grande échelle au Texas, utilise 50 millions de tonnes de CO2 chaque année dans la récupération assistée du pétrole. Chaque tonne de CO2 utilisée de cette manière vaut environ 225 dollars (123?471 FCFA) rien qu'en crédits d'impôt.

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Il est peut-être approprié que le CO2 présent dans l'air soit finalement renvoyé sous terre vers les gisements de pétrole d'où il provient, mais il est peut-être ironique que le seul moyen de financer cette opération soit la recherche d'encore plus de pétrole.

Occidental et d'autres espèrent qu'en pompant le CO2 dans le sol, ils pourront réduire considérablement l'impact carbone de ce pétrole : une opération typique de récupération assistée séquestre une tonne de CO2 pour chaque 1,5 tonne qu'elle libère en pétrole frais. Ainsi, si le processus réduit les émissions associées au pétrole, il ne permet pas d'équilibrer les comptes.

Il existe cependant d'autres utilisations qui pourraient devenir plus viables sur le plan commercial. Une autre entreprise de capture directe de l'air, Climeworks, dispose de 14 unités à plus petite échelle qui séquestrent 900 tonnes de CO2 par an, qu'elle vend à une serre pour favoriser la croissance des cornichons.

Elle travaille actuellement sur une solution à plus long terme : une usine en construction en Islande mélangera le CO2 capté avec de l'eau et le pompera à 500-600 m sous terre, où le gaz réagira avec le basalte environnant et se transformera en pierre. Pour financer ce projet, l'Islande offre aux entreprises et aux citoyens la possibilité d'acheter des compensations de carbone, à partir de 7 € (4?591 FCFA) par mois seulement. Le reste du monde pourra-t-il être convaincu d'y participer ?

"Le CAD va toujours coûter de l'argent, et à moins d'être payé pour le faire, il n'y a pas d'incitation financière", déclare Chris Goodall, auteur de "What We Need To Do Now : For A Zero Carbon Future" (Ce que nous devons faire maintenant : pour un avenir sans carbone). "Climeworks peut vendre des crédits à des personnes vertueuses, rédiger des contrats avec Microsoft et Stripe pour éliminer quelques centaines de tonnes par an de l'atmosphère, mais il faut que cela soit multiplié par un million, et il faut que quelqu'un paie pour cela.

"Il existe des subventions pour les voitures électriques, des financements bon marché pour les centrales solaires, mais on ne les voit pas pour le CAD", explique M. Oldham. "L'accent est mis sur la réduction des émissions, mais pas autant sur le reste du problème, à savoir le volume de CO2 dans l'atmosphère. Le grand obstacle pour le CED est que la réflexion n'est pas dans la politique."

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Mme Zelikova pense que le CAD suivra une voie similaire à celle des autres technologies climatiques, et deviendra plus abordable. "Nous disposons de courbes de coûts bien développées qui montrent comment la technologie peut baisser son coût très rapidement", déclare Zelikova.

"Nous avons surmonté des obstacles similaires avec l'éolien et le solaire. Le plus important est de les déployer autant que possible. Il est important que le gouvernement soutienne la commercialisation - il a un rôle de premier client, et un client aux poches très profondes."

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M. Goodall plaide en faveur d'une taxe mondiale sur le carbone, qui rendrait l'émission de carbone coûteuse à moins d'acheter des compensations. Mais il reconnaît qu'il s'agit d'une option politiquement difficile à accepter.

Personne ne veut payer des taxes plus élevées, surtout si les externalités de nos modes de vie à haute énergie - augmentation des incendies de forêt, des sécheresses, des inondations, de l'élévation du niveau de la mer - sont considérées comme devant être supportées par quelqu'un d'autre.

Mme Zelikova ajoute que nous devons également élargir le débat social sur le coût de ces efforts. "Le coût du changement climatique, des catastrophes naturelles induites ou exacerbées est énorme. Nous devons en finir avec l'idée que le CAD doit être bon marché".

Risque et récompense

Même si nous acceptons de construire 30 000 usines de CED à l'échelle industrielle, de trouver les matériaux chimiques pour les faire fonctionner et l'argent pour payer tout cela, nous ne serons pas encore sortis de l'auberge.

En fait, nous pourrions nous retrouver dans une situation pire qu'avant, grâce à un phénomène connu sous le nom de dissuasion par atténuation.

"Si vous pensez que le DAC sera là à moyen ou long terme, vous ne ferez pas autant de réduction d'émissions à court terme", explique Gambhir.

"Si la mise à l'échelle se passe mal - s'il s'avère difficile de produire l'absorbant, ou qu'il se dégrade plus rapidement, si c'est plus délicat technologiquement, s'il s'avère plus cher que prévu, alors dans un sens, en n'agissant pas rapidement à court terme, vous vous êtes effectivement enfermé dans une voie à plus haute température."

Les détracteurs du DAC soulignent qu'une grande partie de son attrait réside dans la promesse d'une technologie hypothétique qui nous permet de continuer à vivre selon nos modes de vie riches en carbone.

Pourtant, Oldham soutient que pour certaines industries difficiles à décarboniser, comme l'aviation, les compensations qui financent le DAC pourraient être l'option la plus viable. "S'il est moins cher et plus facile de retirer le carbone de l'air que de l'empêcher de monter dans l'air, c'est peut-être le rôle que joue le DAC dans le contrôle des émissions."

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Gambhir soutient qu'il ne s'agit pas d'une situation "soit l'un, soit l'autre". "Nous devons réduire rapidement les émissions à court terme, mais dans le même temps, nous devons développer avec détermination le DAC pour savoir avec certitude s'il sera là pour nous à l'avenir."

Zelikova est d'accord : "C'est une situation de 'oui et'", dit-elle. "Le DAC est un outil essentiel pour équilibrer le budget carbone, de sorte que ce que nous ne pouvons pas éliminer aujourd'hui peut être supprimé plus tard."

Alors que M. Oldham cherche à développer Carbon Engineering, le principal facteur fondamental est de prouver que le DAC à grande échelle est "faisable, abordable et disponible". S'il réussit, l'avenir du climat de notre planète pourrait une fois de plus se décider dans les champs de pétrole du Texas.

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