Parmi les pions avancés par la géoingénierie, il y a celui de la capture et du stockage géologique de carbone (CSC). Des technologies existent en effet pour capter le CO2 émis notamment par nos industries et l’injecter dans les sous-sols. Pierre Toulhoat, récemment retraité de son poste de directeur scientifique du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGM) et membre de l’Académie des Technologies, en décrypte pour nous les principaux enjeux.

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En octobre 2018, le Groupement intergouvernemental sur l'évolution du climatclimat (GiecGiec) exposait les conséquences sur notre Planète d'un réchauffement supérieur à 1,5 °C par rapport à l'ère préindustrielle. Des vaguesvagues de chaleurchaleur qui se multiplient, des régimes de précipitationsprécipitations bouleversés, des étés sans banquisebanquise en ArctiqueArctique ou encore des tensions accrues sur la ressource en eau et en nourriture. Pour éviter cela, les experts nous préviennent : le monde doit atteindre la « neutralité carbone» en 2050.

La première voie à envisager, c’est la sobriété

« L'effet anthropique sur la teneur en dioxyde de carbonedioxyde de carbone (CO2) dans l'atmosphèreatmosphère et son impact sur le climat est aujourd'hui reconnu par la communauté scientifique. Mais nous pouvons agir. Et la première voie à envisager, c'est la sobriété », nous rappelle Pierre Toulhoat, récemment retraité de son poste de directeur scientifique du Bureau de recherches géologiques et minières (BRGMBRGM) et membre de l'Académie des Technologies.

« Nous devons aussi prendre garde à ne pas déporter le problème. En adoptant massivement les véhicules électriques, nous allons émettre moins de CO2 -- en France, au moins, où l'on produit une électricité majoritairement décarbonée --, mais consommer plus de métauxmétaux, eux aussi fossilesfossiles. En dégradant au passage les écosystèmesécosystèmes de la République démocratique du Congo ou des hauts plateaux andins. Nous devons garder à l'esprit que toute production d'énergieénergie a un prix environnemental. »

Ainsi, tous les scénarios envisagés évoquent en plus de la réduction de nos émissionsémissions, la mise en œuvre de solutions de captage et de stockage géologique du CO2. Les solutions que les scientifiques appellent solutions CSC et qui sont parfois classées parmi celles de la géoingénieriegéoingénierie. L'objectif : neutraliser entre 100 et 1.000 milliards de tonnes de CO2 d'ici 2100 afin de compenser les émissions résiduelles, voire de redescendre sous le seuil des 1,5 °C s'il venait à être franchi.

Le saviez-vous ?

Le corps humain stocke lui aussi du carbone. Nous sommes en effet constitué de quelque 20 % de carbone. Si l’on considère que le poids moyen d’un humain — enfants compris — est de l’ordre de 55 kilos, chacun d’entre nous stocke donc un peu moins de 10 kg de carbone. Malheureusement, l’empreinte carbone d’un Français est de l’ordre de 11 tonnes de CO2 par an. Sans commune mesure !

Capter le CO2, c'est une belle idée. Encore faut-il savoir quoi en faire ensuite. « Certains étudient des roches basiquesroches basiques que l'on trouve par exemple en Nouvelle-Calédonie. Lorsqu'elles sont mises au contact de l'eau, elles produisent un pH alcalin. Or, si on fait barboter du CO2 dans une eau alcalinealcaline, il précipite sous forme de carbonate de calciumcarbonate de calcium. C'est un peu comme si on pouvait immobiliser le CO2 sous forme de calcairecalcaire. Avec un bilan énergétique et économique qui reste toutefois à définir », nous précise Pierre Toulhoat.

Une fois le CO<sub>2</sub> capté, il faut le stocker. Pourquoi pas dans les sous-sols ? © Dmitry Kovalchuk, Adobe Stock
Une fois le CO2 capté, il faut le stocker. Pourquoi pas dans les sous-sols ? © Dmitry Kovalchuk, Adobe Stock

Stocker le CO2 dans le sous-sol

L'autre idée, c'est celle du stockage géologiquestockage géologique, donc. Le CO2 est capté dans sa forme gazeuse puis comprimé pour le passer à l'état supercritique. Il peut ensuite être injecté par le biais de forages dans des aquifèresaquifères ou des réservoirs profonds. « Les techniques de géoingénierie "pure" (comme l'injection de souffre dans l’atmosphère, ndlr), par définition, peuvent avoir des conséquences globales. Bonnes ou moins bonnes. Leurs effets sont sans frontière. C'est notamment inquiétant lorsque l'on envisage les effets négatifs. Ceux potentiels de la séquestration du carbonecarbone dans le sous-sol sont plus locaux. Après injection, que ce soit par diffusiondiffusion ou par convectionconvection, le CO2 ne se disperse pas au-delà de quelques kilomètres. Les risques sont plus limités », souligne l'ancien directeur scientifique du BRGM. Géographiquement, en tout cas.

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Car, à proprement parler, aucune intervention de la sorte ne peut être sans risque. Quels sont-ils, dans le cas du stockage géologique de CO2 ? « Si les couches souterraines ou le forage ne sont pas parfaitement étanches, on peut assister à une remontée rapide et massive du gazgaz. Des nappes de CO2 pourraient alors stagner en surface et créer des conditions difficilement respirables. Un peu comme ce qui s'est passé du côté du Cameroun, en 1986 », nous raconte Pierre Toulhoat. Le dégazagedégazage aussi brutal que naturel d'un lac volcanique avait alors libéré entre 100 et 300.000 tonnes de CO2, asphyxiant littéralement quelque 1.750 personnes et 3.000 animaux d'élevage. « Mais ce risque est bien connu. Il peut être maîtrisé par le choix de technologies et de sites appropriés. »

Il en va de même pour ce qui est du risque de mise en circulation de certains métaux. « Avant d'injecter du CO2 dans le sous-sol, il faut le purifier. C'est d'ailleurs l'une des opérations qui fait grimper les coûts. Mais quoi que vous fassiez, il reste toujours au moins un peu d'oxygène résiduel. Or, dans les milieux souterrains profonds, des environnements chimiquement réduits, l'oxygène est considéré comme un intrus. Son irruption va perturber l'équilibre chimique du milieu et déclencher des réactions indésirables comme l'oxydationoxydation de composés sulfurés qui peuvent alors devenir plus solubles.

Le CO2 lui-même acidifie le milieu. Les ions bicarbonatesbicarbonates produits par la mise en solution du CO2 ont des propriétés complexantes. Elles peuvent s'accrocher à un certain nombre de métaux -- jusqu'alors relativement insolubles -- et les mettre en mouvementmouvement dans le sous-sol. C'est le cas de l'uraniumuranium, par exemple. En présence d'une solution qui contient de l'oxygène et des carbonates, son degré d'oxydation change. Il se forme des ionsions uranyle (UO22+) qui ne demandent qu'à être complexés, c'est-à-dire à s'associer à des ions carbonates pour migrer facilement. C'est d'ailleurs l'une des techniques d'exploitation des gisements d’uranium déployée par les Américains. » L'absence de zones minéralisées dans les zones d'injection, et l'absence d'oxygène dans le gaz injecté limiteraient évidemment les risques.

Sur le site de Rousse, le groupe Total a expérimenté avec succès une chaîne de captage et de stockage géologique (CSC) de CO<sub>2</sub>. Le tout grâce à un réservoir de gaz naturel exploité entre 1972 et 2008 qui présentait les qualités nécessaires de sécurité et de pérennité du stockage. En trois ans, quelque 51.000 tonnes de CO<sub>2</sub> ont été stockées. © Total
Sur le site de Rousse, le groupe Total a expérimenté avec succès une chaîne de captage et de stockage géologique (CSC) de CO2. Le tout grâce à un réservoir de gaz naturel exploité entre 1972 et 2008 qui présentait les qualités nécessaires de sécurité et de pérennité du stockage. En trois ans, quelque 51.000 tonnes de CO2 ont été stockées. © Total

Quel avenir pour le captage et le stockage du CO2 ?

Concernant la viabilité économique des technologies CSC, elle dépendra évidemment du marché du carbone et des quotas d'émissions. « Les dernières études -- qui ont tout de même déjà quelques années -- évoquaient quelque 100 euros par tonne de CO2 stockée en sous-sol -- soit environ trois fois le prix actuel du carbone. C'est encore trop », remarque Pierre Toulhoat. Selon lui, les seules solutions envisageables sont celles qui offriraient un site de stockage à proximité immédiate d'un site d'émission. « Sans quoi, il faudrait transporter le CO2, avec des camions-citernes ou dans des tuyaux. » Le bilan économique... et écologique en prendrait un sacré coup.

La Norvège vient pourtant de donner son feufeu vert à un projet de stockage de 1,5 million de tonnes de CO2 chaque année -- à partir de 2024 -- à 2.600 mètres sous le fond de la mer du Nord. Du CO2 capté de sites industriels des pays côtiers. Un CO2 d'abord transporté par bateau, puis par pipeline vers le site de stockage à quelque 100 km au large.

En janvier dernier, Elon Musk affolait quant à lui les réseaux sociaux en annonçant l’ouverture d’un concours doté de 100 millions de dollars pour celui qui développerait la meilleure technologie de captage de carbone. © Elon Musk, Twitter

« La vraie difficulté se situe dans le fait de développer le stockage géologique à grande échelle. Certains voudraient injecter, chaque année, des milliards de tonnes de CO2 dans le sous-sol. Ils vont d'abord se heurter à des problèmes d'acceptation. Les riverains seront réticents. C'est naturel. Se posera aussi la question de l'injectibilité. Car, si on sait, par exemple, que la capacité d'injection totale du bassin parisien est de l'ordre de plusieurs centaines de millions de tonnes au moins, on ignore encore s'il sera réellement possible d'injecter autant de CO2 sans avoir recours à des technologies de fracturation hydrauliquefracturation hydraulique ou d'injection d'acideacide visant à dissoudre partiellement la roche pour augmenter sa perméabilité et sa porositéporosité. »

Conclusion : le stockage souterrain du CO2 pourrait compléter les mesures de réduction des émissions visant à limiter le réchauffement à moins de 2 °C. Pierre Toulhoat nous rappelle toutefois que, si les technologies CSC peuvent sembler plus sûres que d'autres idées de la géoingénierie, elles n'en doivent pas moins être considérées avec prudence. Les sites doivent être soigneusement caractérisés et les impacts potentiels modélisés.

« Nous devons garder à l'esprit que c'est notre modèle de vie que nous devons repenser pour lui redonner le goût de la sobriété. Il ne faut pas voir les techniques de géoingénierie comme les solutions prioritaires à la crise climatique. Le danger, c'est de croire qu'elles pourraient alléger le poids de nos responsabilités et nous exonérer du caractère d'urgence des mesures à prendre, qu'elles repoussent sur d'autres -- les experts de la géoingénierie, ndlr -- la responsabilité de l'action. Le danger est que les techniques de géoingénierie participent à cette croyance inébranlable selon laquelle tout problème peut trouver une solution technique et que, finalement, elles offrent un terrain favorable aux climatosceptiques. »