Enjeux et perspectives des voies de valorisation du CO2 en France

Diminuer les émissions de gaz carbonique, principal gaz à effet de serre anthropique, constitue l’un des défis majeurs du XXI^ème siècle. En complément des économies d’énergie, du développement des énergies non carbonées et du stockage géologique du CO₂, il est envisageable de valoriser le CO₂ comme matière première ce qui évite de l’émettre dans l’atmosphère comme polluant. L’enjeu principal consiste à faire de cette molécule une opportunité économique à travers de nouvelles applications, tout en s’assurant de son impact positif sur l’environnement. L’utilisation du CO₂ comme matière première et comme source de carbone, pourrait ainsi contribuer, via le développement d’une carbochimie, au basculement de notre société vers un modèle moins dépendant des énergies fossiles. La valorisation du CO₂ permettrait alors d’apporter des solutions de substitution aux produits issus de la pétrochimie, ouvrant ainsi l’opportunité de développer une chimie « verte » à partir de CO₂.

Si aujourd’hui, une faible quantité (0,5%) des émissions de CO₂ issues des activités humaine est valorisée au niveau mondial, certains experts estiment que la valorisation du CO₂ pourrait à terme absorber annuellement jusqu’à 5 à 10 % des émissions mondiales, qui représentent environ 30 milliards de tonnes par an, pour la production de combustibles et de produits chimiques. Le rapport commandé par l’ADEME et le Ministère du Développement durable a pour ambition de dresser un panorama des voies de valorisation du CO₂ et d’étudier les atouts et les opportunités de la France dans ce domaine.

Douze voies de valorisation du CO₂ à divers stades de maturité

Réalisée entre décembre 2009 et juin 2010  par la  société de conseil et d’aide à la décision Alcimed  et suivie par un comité de pilotage composé d’industriels, d’institutionnels, d’instituts techniques et de centres de recherche, l’étude, téléchargeable site le site de l’ADEME,  a identifié 12 voies de valorisation divisées en 3 groupes liés à la manière d’utiliser le CO₂  :

• sans transformation : le CO₂ est utilisé pour ses propriétés physiques comme solvant ou réfrigérant par exemple ;
• par réaction chimique avec un autre composant fortement réactif. Le CO₂ peut mener à la synthèse d’un produit chimique de base ou d’un produit à valeur énergétique. ;
• par l’intermédiaire de la photosynthèse au sein d’organismes biologiques, tels que les micro-algues. Le CO₂ peut alors être utilisé pour synthétiser des produits (glucides, lipides et composés cellulosiques)

Après une première analyse, force est de constater que ces différentes voies présentent des niveaux de maturité hétérogènes tant au niveau technologique qu’économique. Certaines voies, comme la photoélectrocatalyse sont encore à un stade de recherche très amont alors que d’autres, comme la récupération assistée des hydrocarbures sont déjà déployées à l’échelle industrielle. Le rapport montre toutefois que la plupart de ces voies sont faces à un verrou technologique majeur qui repose sur le besoin en énergie nécessaire à l’activation de la molécule de CO₂. L’utilisation d’énergie non émettrice de gaz à effet de serre et à bas coût est donc un élément déterminant pour s’assurer de la rentabilité et de la garantie de la valeur environnementale de la valorisation du CO₂.

D’autres verrous technologiques ont également été identifiés, comme l’utilisation de CO₂ « non pur » ou encore la validité de la conformité des produits synthétisés. Des actions de recherche ou de démonstration, ainsi que la mise en place de partenariats entre universités et industriels seront nécessaires pour lever ces verrous.

Par ailleurs, peu de bilans environnementaux et de bilans carbone® ont été réalisés pour ces différentes voies de valorisation. Une harmonisation et un approfondissement de ces bilans devraient être à considérer avant tout déploiement de ces technologies, afin d’établir leur bénéfice environnemental.

L’opportunité  de construire une filière multidisciplinaire dédiée au CO₂

La France dispose d’atouts majeurs aussi bien en termes de compétences qu’en termes de ressources naturelles territoriales. La valorisation du CO₂ se positionne donc comme une filière complémentaire du captage et stockage de CO₂ et représente plusieurs opportunités de développement. Selon les voies et ses attraits territoriaux, la France peut envisager le développement de filières nationales ou l’export de son savoir-faire. Les particularités du territoire français permettent le développement d’une grande partie des voies de valorisation caractérisées dans l’étude. Les émissions de CO₂ concentrées étant plus localement émises sur les bassins industriels, il est intéressant de faire coïncider une zone émettrice et une zone naturellement disposée à la valorisation du CO₂.

Enfin, la France dispose de groupes d’industriels de dimension internationale et de laboratoires de recherche compétents dans le domaine. Alors que les prémices d’une économie du CO2 sont observées en Europe et dans le monde, la valorisation du CO₂, conjointement à l’implication de la France dans le développement des technologies de captage et de stockage du CO₂, pourrait constituer une opportunité de construire en France une filière plus large dédiée au CO₂ et un tissu industriel pluridisciplinaire.