Capter le CO2 dans l’air: « Direct Air Capture » ( DAC )
La DAC (direct air capture) ou DACCS (direct air capture and storage) consiste à extraire le dioxyde de carbone de l’air. Cette solution au dérèglement climatique a néanmoins encore des défauts techniques la rendant actuellement peu viable.
Le dérèglement climatique est essentiellement causé par l’augmentation radicale des émissions de gaz à effet de serre, dont le CO2 est le principal. Et s’il était possible de simplement enlever ce dernier ? C’est ce que propose de faire la captation directe de carbone dans l’air (Direct Air Capture, ou DAC en anglais).
Les technologies de DAC
Il y a deux types de technologies principales: les DAC liquides (L-DAC) et solides (S-DAC).
- La Liquid DAC (L-DAC) utilise une solution aqueuse qui va absorber le CO2, puis le libérer pour le stockage. Le processus se produit à très haute températire (300 à 900°C).
- La Solid DAC (S-DAC) utillise une matière solide pouvant absorber le CO2 à basse pression et températures (80-120°C).
Une différence majeure entre les deux techniques est la chaleur demandée. Si les températures nécessaires pour la S-DAC peuvent être atteintes avec des sources d’énergie bas carbone, comme des pompes à chaleur ou de l’énergie géothermique par exemple, ce n’est pas le cas des hautes températures de la L-DAC, qui supposent l’utilisation de méthane. Le CO2 de sa combustion est évidemment récupéré, mais cela reste un défaut.
D’autres technologies émergent, comme l’ electro-swing adsorption (ESA) et la membrane-based DAC (m-DAC).
- L’ electro-swing adsorption (ESA) utilise des électrodes qui vont capter le carbone lorsqu’elles sont chargées négativement, puis le libérer (dans le stockage on suppose) lorsqu’elles sont chargées positivement.
- La m-DAC consiste à utiliser une membrane pour filtrer le CO2, ce qui économie l’énergie nécessaire à la séparation du carbone de la substance qui l’a capté. Cette technologie est encore à un stage expérimental.
La DAC dans une stratégie net-zéro
La DAC est beaucoup moins efficience que la capture de carbone des fumées d’usines. En effet, plus le CO2 est concentré, plus il est facile à extraire et dans l’air « normal », il est très dilué. Elle conterait donc autour de 10 fois plus cher que dans un contexte industriel.
Elle a néanmoins un rôle à jouer: elle permet de retirer un CO2 qu’on n’a pas pu empêché d’être émis.
Il faut évidemment se poser la question du bilan carbone de la DAC. Extraire 1Gt de CO2 par cette technologie supposerait 17 à 36 millions de tonnes de matériaux de construction (acier, aluminium, béton …) et 3 à 7 millions de tonnes de solvant ou adsorbant (Madhu et al. 2021).
La DAC aujourd’hui
La DAC, si elle est encore embryonnaire, compte 18 installations dans le monde et est développée par plusieurs entreprises.
Les entreprises développant les solutions de DAC
- Climeworks est une entreprise suisse spécialisée dans la technologie de capture du dioxyde de carbone atmosphérique. Ils ont mis en place une installation pilote en 2015 et ont depuis développé plusieurs projets commerciaux. Leur technologie utilise des filtres chimiques pour absorber le CO2 de l’air et le stocker de manière sécurisée.
- Carbon Engineering, une société canadienne, est l’une des pionnières de la technologie DAC. Ils ont construit une installation pilote en Colombie-Britannique qui capture environ une tonne de CO2 par jour. Leur approche utilise des ventilateurs pour aspirer l’air à travers des filtres chimiques qui absorbent le CO2.
- Global Thermostat est une entreprise américaine qui développe des technologies de DAC. Leur système utilise des amines pour capturer le CO2 de l’air. Ils ont collaboré avec des partenaires industriels pour déployer des installations commerciales.
- Carbon Clean Solutions est une entreprise britannique développant une technologie de DAC basée sur des solvants chimiques. Leur système a été utilisé dans divers projets pilotes et industriels.
Les installations actuelles
La plus grande installation, « Orca », exploitée en Islande par Climeworks et Carbfix capte 4000tCO2 par an et le stocke par minéralisation en utilisant la chaleur géothermique. « DAC 1« , la première installation à grande échelle, qui devrait capter 1Mn de tonnes de CO2 par an devrait entrer en service en 2024.
L’IAE avait recensé 18 installations en 2022 :
| Company | Country | Sector | CO2 storage or use | Start-up year | CO2 capture capacity (tCO2/year) |
|---|---|---|---|---|---|
| Global Thermostat | United States | R&D | Not known | 2010 | 500 |
| Global Thermostat | United States | R&D | Not known | 2013 | 1,000 |
| Climeworks | Germany | Customer R&D | Use | 2015 | 1 |
| Carbon Engineering | Canada | Power-to-X | Use | 2015 | Up to 365 |
| Climeworks | Switzerland | Power-to-X | Use | 2016 | 50 |
| Climeworks | Switzerland | Greenhouse fertilisation | Use | 2017 | 900 |
| Climeworks | Iceland | CO2 removal | Storage | 2017 | 50 |
| Climeworks | Switzerland | Beverage carbonation | Use | 2018 | 600 |
| Climeworks | Switzerland | Power-to-X | Use | 2018 | 3 |
| Climeworks | Italy | Power-to-X | Use | 2018 | 150 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2019 | 3 |
| Climeworks | Netherlands | Power-to-X | Use | 2019 | 3 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2019 | 3 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2019 | 50 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2020 | 50 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2020 | 3 |
| Climeworks | Germany | Power-to-X | Use | 2020 | 3 |
| Climeworks | Iceland | CO2 removal | Storage | 2021 | 4,000 |
- IEA (2022), Direct Air Capture 2022, IEA, Paris
- Madhu, K., Pauliuk, S., Dhathri, S. et al. Understanding environmental trade-offs and resource demand of direct air capture technologies through comparative life-cycle assessment. Nat Energy 6, 1035–1044 (2021). https://doi.org/10.1038/s41560-021-00922-6
- IEA (2020), CCUS in Clean Energy Transitions, IEA, Paris https://www.iea.org/reports/ccus-in-clean-energy-transitions, License: CC BY 4.0