Recycler le CO2 plutôt que de l’envoyer dans l’atmosphère est l’une des voies possibles pour réduire nos émissions de gaz à effet de serre. Reste à prouver que cette technologie est viable industriellement.
Et si le CO2 pouvait se recycler ? C’est l’idée innovante de chercheurs et de quelques start-ups dans le monde, dont la française Carboneo, créée en décembre 2020. Son objectif : transformer le CO2 en CO (monoxyde de carbone) et oxygène. Le monoxyde de carbone étant une molécule très utile pour l’industrie chimique, il pourrait servir de brique de base pour de nouveaux produits… ou des carburants.
Pilote industriel dès 2025
L’idée est donc de récupérer le CO2 là où il est concentré, c’est-à-dire sur les sites industriels tels que les cimenteries, les aciéries ou les industries chimiques, puis de produire le monoxyde de carbone. Celui-ci est alors réinjecté dans le process industriel, ou vendu. L’ensemble fonctionne par électrolyse, soit l’inverse d’une pile, et consomme donc de l’électricité. Sur l’une des électrodes, le CO2 est réduit en CO, tandis que sur l’autre, l’eau est oxydée pour former de l’oxygène.
Si l’idée est belle, sa réalisation industrielle n’est pas pour tout de suite. La preuve de concept a été apportée en 2019 via un article dans le journal Science1 publié avec des chercheurs canadiens, mais l’enjeu est maintenant de changer d’échelle. C’est le but de Carboneo, qui s’installe dans l’incubateur Accelair d’Air Liquide, à Jouy-en-Josas (Yvelines). « Des pilotes de laboratoire et de taille intermédiaire sont en cours de fabrication, et nous prévoyons de construire un pilote industriel en 2025 », indique Marc Robert, professeur au laboratoire d’électrochimie moléculaire de l’université de Paris – CNRS, et co-fondateur de Carboneo.
Pas de métaux rares
L’avantage de la technologie développée par Carboneo est sa simplicité : le catalyseur ne contient pas de métaux rares, seulement des éléments abondants comme le fer, le cobalt et le carbone. L’électrolyseur fonctionne à température et pression ambiantes, et l’électrolyte est l’eau, ce qui permet de ne pas polluer. Enfin, la mise en forme de l’électrode est simple : le catalyseur, mélangé à une encre en carbone, est déposé sur l’électrode en papier, et se disperse dans ses pores lorsque l’encre s’évapore.
L’objectif est d’atteindre quelques dizaines de kilogrammes par heure dans le pilote pré-industriel.
Les différents pilotes devront montrer que l’électrolyseur fonctionne aussi bien à plus grande échelle, qu’il est stable dans le temps, que les coûts et la maintenance sont maîtrisés… La tâche est ardue : on ne sait actuellement transformer que quelques milligrammes de CO2 par heure. L’objectif est d’atteindre quelques dizaines de kilogrammes par heure dans le pilote pré-industriel.
Quel coût énergétique et financier ?
Il ne faudrait cependant pas croire que le recyclage du CO2 est une solution miracle, et que nous pouvons jeter aux orties les efforts de réduction de nos émissions. Pour donner quelques ordres de grandeur, les émissions de CO2 dues à l’industrie (incluant l’industrie manufacturière, la transformation de l’énergie et le traitement des déchets) s’élevaient à 133 millions de tonnes en France en 2019 2. Or, pour traiter un kg de CO2, il faut consommer entre 4 et 7 kWh d’électricité – suivant les performances qui seront atteintes dans les électrolyseurs. Traiter tout le CO2 émis par l’industrie française consommerait entre 532 et 931 terawattheures (TWh), soit plus que la production française la même année (537,7 TWh) !
Néanmoins, tout est bon à prendre pour réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère. La principale question sera celle du coût de la technologie. « Aujourd’hui, le CO2 ne coûte presque rien : 50 €/kg au maximum, souligne Marc Robert. Mais la taxe carbone devrait tripler d’ici 2030, ça va devenir coûteux pour l’industrie. » De quoi rendre le recyclage du CO2 rentable ? L’avenir de cette technologie dépendra beaucoup de décisions politiques sur le prix du carbone ou les obligations de réduction des émissions de gaz à effet de serre.
