• Hanns J. Neubert

Economiseur de climat.

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032 Climeworks 05 Gebald Wurzbacher Side Close Copyright Climeworks Photo by Julia Dunlop

Innovation. Les sommets sur le climat discutent passionnément de la manière dont l'humanité peut réduire les émissions de dioxyde de carbone pour limiter le réchauffement climatique. Ne serait-il pas préférable de réfléchir à la façon dont le CO2 existant pourrait être éliminé de l'atmosphère ? La start-up suisse Climeworks a trouvé une solution.

Chaque année, l'humanité rejette actuellement dans l'atmosphère plus de 36 milliards de tonnes de dioxyde de carbone, un gaz à effet de serre. L'Allemagne à elle seule a contribué à hauteur de plus de 900 millions de tonnes en 2016, malgré le redressement du secteur de l'énergie. Il y reste - le temps de séjour moyen est de 120 ans - et réchauffe la terre.

"En principe, c'est comme verser de l'eau dans un baril tous les jours sans savoir quand elle va déborder. Aujourd'hui, nous faisons un effort énorme pour mettre un peu moins dans le baril que l'année précédente. Je me suis toujours demandé pourquoi nous n'essayons pas de puiser de l'eau dans le fût ", explique Christoph Gebald, co-fondateur et l'un des directeurs de la société suisse Climeworks.

La mission de Gebald est depuis longtemps d'éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère et de parvenir ainsi à ce que l'on appelle une "émission négative". En 2008, il a rencontré par hasard son associé actuel Jan Wurzbacher à l'EPFZ. Les deux ingénieurs mécaniciens se sont liés d'amitié et ont développé ensemble une technologie qui filtre réellement le CO2 de l'air ambiant. "Dès le début, nous avions un esprit d'entreprise, nous voulions faire quelque chose de significatif tout en réalisant notre désir de fonder notre propre entreprise ", explique M. Gebald, en décrivant les débuts. En 2009, Climeworks a été créée en tant que spin-off de l'université et a développé la technologie jusqu'à sa maturité commerciale.

Au début, Gebald et Wurzbacher ont financé leur jeune entreprise avec l'argent d'une fondation, mais aussi avec des prix issus de concours technologiques et d'entreprises, comme le Venture Kick de l'ETH et le Swiss Startup Award. "Dans un deuxième temps, nous avons été en mesure d'acquérir des fonds d'investisseurs et de recevoir par la suite des fonds publics ", explique M. Gebald, qui décrit les premières années.

En mai de cette année, le moment est venu : Climeworks met en service la première installation commerciale au monde d'élimination du CO2 à Hinwil, en Suisse, sur le toit de l'installation de valorisation des déchets de l'Association de gestion des déchets de l'Oberland zurichois KEZO. Les 18 collecteurs du système, qui ressemblent à des sèche-cheveux surdimensionnés, sont logés dans trois conteneurs de navire. Ils filtrent maintenant 900 tonnes de gaz à effet de serre dans l'air chaque année.

Cela en vaut aussi la peine sur le plan financier. "Le gaz est pompé dans une serre située à 400 mètres de distance, où il permet aux tomates, aux concombres ou à la laitue de pousser jusqu'à 20 % plus vite ", explique l'ingénieur. Dans les pépinières, le CO2 est utilisé régulièrement depuis longtemps pour "fertiliser" les plantes. Ainsi, l'exploitant de la serre paie le prix habituel du marché pour le CO2 Climeworks.

Cependant, le CO2 pur n'est pas seulement utile pour les plantes en serre. Dans l'industrie alimentaire, il est utilisé pour la congélation, comme réfrigérant et comme gaz inerte pour l'emballage de légumes frais et de viande fraîche. Dans l'industrie des boissons et dans les bars, il est utilisé comme gaz vecteur pour la bière à la pression et les boissons gazeuses.

Bien que cela n'éradique pas le CO2, il est au moins réintégré dans le cycle et n'a pas besoin d'être synthétisé encore et encore à partir du pétrole ou du gaz naturel.

Cependant, le CO2 de Climeworks n'est pas encore compétitif. Le prix par tonne de CO2 sur le marché est d'environ 100 euros. Climeworks produit à 400 euros par tonne. "Gebald est convaincu qu'il sera bientôt possible d'atteindre l'objectif d'atteindre le prix habituel du marché en apportant des modifications techniques d'une part et en installant de plus en plus de modules, d'autre part.

Techniquement, l'extraction du CO2 de l'air est une entreprise ambitieuse. "Le CO2 ne représente que 0,04 % de l'air qui nous entoure ", explique l'inventeur. Un système Climeworks aspire d'abord l'air ambiant. Le gaz à effet de serre de l'air se lie alors chimiquement à des filtres spéciaux. S'ils sont saturés de CO2, ils sont chauffés à environ 100 degrés. "Cela libère à nouveau le CO2 du filtre et peut être collecté sous forme de gaz concentré et mis à la disposition des clients. Le système de chauffage utilise l'énergie d'une usine d'incinération des déchets, qui autrement s'épuiserait simplement."

Les filtres sont constitués de granulés poreux enrobés d'amines, dérivés organiques de l'ammoniac. Ils lient le CO2. Gebald et Wurzbacher choisissent l'un des quelque 600 granulés qu'ils ont testés, en fonction du climat ambiant, comme l'humidité et la température moyenne. Le filtre dure alors plusieurs milliers de cycles.

Un seul filtre collecteur lie 135 kilogrammes de CO2 par jour, et un grand système de 36 collecteurs peut l'absorber jusqu'à cinq tonnes par jour - selon la température, l'humidité et la composition de l'air.

Les analyses du cycle de vie, entre autres de l'Université de Stuttgart, montrent que les émissions totales des installations actuelles de Climeworks - y compris les matériaux de construction, l'élimination et la récupération de la chaleur perdue - sont inférieures à 10 %. Pour l'extraction de 1000 kilogrammes de CO2, il faut s'attendre à des émissions auxiliaires de 100 kilogrammes. "Dans la prochaine étape, on peut s'attendre à ce que les émissions du cycle de vie soient inférieures à deux pour cent ", promet M. Gebald.

Cependant, l'objectif principal de toute stratégie climatique doit être non seulement de recycler le CO2, mais de le faire disparaître complètement de l'atmosphère. C'est techniquement possible grâce à la technologie dite CSC. Cependant, le captage et le stockage du carbone, qui consiste à enfouir le CO2 capté dans le sol, est encore très coûteux à l'heure actuelle. On ne sait pas non plus dans quelle mesure ces décharges sont sûres.

Le CO2 filtré de l'air par les systèmes Climeworks convient bien sûr aussi au stockage. L'une de ces installations s'occupe de l'Islande depuis l'automne de cette année. Ici, le CO2 capté doit être définitivement retiré de l'atmosphère et stocké pour l'éternité grâce à un stockage géologique sûr. Climeworks a conclu une alliance avec le fournisseur d'énergie Reykjavik Energy.

La centrale est située à Hellisheidi, à 25 kilomètres à l'est de Reykjavik, sur le site de l'une des plus grandes centrales géothermiques du monde. Il filtre le CO2 de l'air qui, dissous dans l'eau, est ensuite conduit à 700 mètres de profondeur dans le sous-sol basaltique chaud de l'île. En raison de la constellation géologique à haute pression et températures élevées, le mélange bouillonnant ne peut plus s'échapper d'ici. Au lieu de cela, il réagit avec la roche basaltique et se transforme en minéraux solides en moins de deux ans. "Nous sommes la seule entreprise au monde qui à la fois filtre le CO2 et vend des modules végétaux. Quand les États réalisent à un moment donné que les objectifs climatiques ne peuvent être atteints que si nous éliminons activement le CO2 de l'atmosphère, notre technologie est à l'avant-garde."

Actuellement, Climeworks a dix autres usines en activité dans différents pays dans le cadre de projets financés. Sept d'entre eux fournissent le CO2 obtenu aux entreprises et aux projets de recherche spécialisés dans la synthèse de carburants à partir de gaz à effet de serre. Parmi eux se trouve également la société Sunfire de Dresde, dont la technologie de production est particulièrement avancée (encadré à droite).

Climeworks participe également à d'autres projets dans le cadre des projets dits Copernicus pour la transformation des systèmes énergétiques, financés à ce jour par le ministère fédéral allemand de l'Éducation et de la Recherche à hauteur de 120 millions d'euros et pour lesquels il a promis 280 millions d'euros supplémentaires d'ici 2025. C'est le cas, par exemple, du projet Power-to-X, dans le cadre duquel l'électricité produite à partir de sources renouvelables doit être convertie en réserves d'énergie matérielles, en sources d'énergie et en produits chimiques énergivores. L'idée d'utiliser le CO2 de l'air est également soutenue.

Dans la Herøya norvégienne à l'ouest de Larvik, vous êtes déjà un pas plus loin. Nordic Blue Crude prévoit une gigantesque usine de synthèse ici. Le diesel et l'essence doivent être produits à partir du CO2, de l'eau et de l'énergie hydraulique. Les usines Climeworks extraireaient de l'air la matière première nécessaire à la synthèse du CO2. Dans une étude de planification technico-économique, Nordic Blue Crude étudie actuellement le coût et l'efficacité d'une telle usine, quels autres produits peuvent être fabriqués à partir de CO2 et où il y a des clients pour eux. L'un d'entre eux pourrait être le constructeur automobile Audi, qui s'intéresse depuis longtemps à ce nouveau type de carburant synthétique et travaille déjà avec Nordic Blue Crude.

Malgré les nombreux progrès techniques nouveaux et rapides, la question se pose de savoir s'il vaut la peine de consentir tous les efforts nécessaires pour éliminer des milliards de tonnes de dioxyde de carbone de l'atmosphère, une tâche colossale.

La plus grande installation Climeworks à ce jour, avec 36 capteurs, ne parvient à filtrer qu'une fois par an 2000 tonnes de CO2 dans l'atmosphère. Cela représente 0,02 % des émissions annuelles de CO2 de l'Allemagne. Gebald ne voit donc sa technologie que comme un élément constitutif d'un ensemble de mesures visant à éviter les gaz à effet de serre à l'avenir et à les éliminer de l'atmosphère avec d'autres mesures - par le boisement, des changements dans l'utilisation des sols et les méthodes de culture alimentaire.

Mais au moins, la technologie Climeworks montre de nouvelles voies. "Avec 500 000 de nos installations, un quart à un demi-milliard de tonnes pourrait être retiré de l'atmosphère." Cela correspondrait déjà à près de la moitié des émissions de CO2 de l'Allemagne et serait à peu près comparable à la quantité résultant de la production pétrolière de Shell. "D'ici 20 à 40 ans, une toute nouvelle industrie va se développer dans laquelle nous sommes actuellement en pole position."

Le trafic aérien, par exemple, qui ne peut se passer du kérosène et contribue pour environ 5 % aux émissions mondiales de CO2, pourrait être révolutionné. "Ici, les capteurs techniques de dioxyde de carbone sont un moyen idéal de fermer un cycle ", explique M. Gebald. Les systèmes de filtration captent le CO2 soufflé dans l'air par l'avion. Il est ensuite synthétisé en kérosène à l'aide de techniques telles que Sunfire.

Si l'atmosphère était soulagée, cela aurait également un effet positif sur les océans. Depuis le début de l'industrialisation, les océans à eux seuls ont stocké 140 milliards de tonnes de CO2. En conséquence, leur eau s'est acidifiée, ce qui a créé de la confusion dans les écosystèmes marins. Si le CO2 atmosphérique d'un jour lointain devait vraiment diminuer, les océans videraient leurs réservoirs et continueraient à remplir l'atmosphère pendant longtemps encore.

Certes, beaucoup de ces perspectives doivent encore être écrites au subjonctif aujourd'hui. Mais c'est un début. Une idée. Un espoir. Il montre ce dont le progrès technique est capable. Pour Climeworks, qui compte aujourd'hui 45 employés, ce sont bien sûr de bonnes perspectives. Mais les investissements dans l'extension de l'usine islandaise et les nouveaux bâtiments en Europe centrale nécessiteront dans un premier temps davantage de capitaux. Les deux gérants prévoient donc également un tour de financement pour le premier trimestre 2018, auquel ils inviteront des particuliers très fortunés. "Nous prévoyons une augmentation de capital à deux chiffres en millions d'euros ", annonce M. Gebald. "Jusqu'à présent, à une exception près, nous avons été financés par des particuliers. On aimerait que ça reste comme ça."

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Carburant propre.

C'est une idée fascinante. A partir des ingrédients CO2, eau et énergie renouvelable, on peut produire ce que l'on appelle le Blue Crude, un pétrole brut qui peut ensuite être transformé en carburants synthétiques - essence, diesel, kérosène.

Si le CO2 a déjà été extrait de l'air par un procédé tel que Climeworks, aucun CO2 supplémentaire n'est libéré dans l'atmosphère lorsque le combustible est brûlé. Les bons vieux moteurs à combustion deviendraient climatiquement neutres. En outre, ces carburants synthétiques ne contiennent ni soufre nocif ni oxydes d'azote dangereux.

La technologie elle-même est ancienne et est connue sous le nom de synthèse Fischer-Tropsch depuis 1925. Le pétrole liquide est produit synthétiquement à partir du charbon et de l'hydrogène. Le carbone (C) provient du charbon, l'hydrogène (H) du gaz hydrogène, y compris le gaz de mine. La société Sunfire de Dresde a modifié ce procédé de liquéfaction du charbon afin de pouvoir utiliser du CO2 au lieu du charbon et de l'eau au lieu de l'hydrogène comme matières premières. Ce qui reste, ce sont les oxygènes du CO2 et de l'H2O.

La technologie Sunfires est maintenant utilisée à grande échelle en Norvège. Nordic Blue Crude construit une usine de carburants synthétiques à Herøya sur la rive ouest du fjord d'Oslof, près de Larvik, sur une superficie de 40000 mètres carrés.

La Norvège est un endroit idéal parce que le pays ne dispose pas seulement d'énormes capacités hydroélectriques bon marché pour le processus de production. Il est également urgent d'agir dans ce domaine. A partir de 2025, la Norvège n'autorisera plus les moteurs à combustion qui utilisent des combustibles fossiles.

La production devrait commencer dans quatre ans. Outre Sunfire et Climeworks, le constructeur automobile allemand Audi est également à bord.

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Auteur : Hanns J. Neubert

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