1) énergie fossile polluante à l'extraction et à la combustion

1-1 Le minerais

A son extraction, le charbon libère du méthane (20 fois plus polluant que le CO2) soit 13 kg de CH4/tonne de charbon extrait.

Chaque tonne de charbon contient également quelques grammes d'uranium et de thorium.

1-2 La combustion

La combustion du charbon émet environ 1 kg de CO2 par kwh d'électricité produite.

Ainsi une centrale à charbon de 1000 MW rejette 7,8 Mt de CO2, 40 000 tonnes de SO2, 10 000 tonnes de NO2 et 6000 tonnes de poussières. Ainsi que 450 000 tonnes de déchets solides et une dizaine de tonnes d'uranium et de thorium.

(Ces données sont tirées de l'ouvrage "Déchets et pollution" de C. NGO, Directeur scientifique au CEA, A. Régent, Ingénieur en chef des Mines, conseiller technique auprès du Haut Commissariat à l'Energie atomique, B. Bigot, Haut Commissaire à l'Energie Atomique)

1-3 La part du charbon dans les GES

Une étude récente du Délégué Interministériel au Développement Durable ( cf.http://www.ecologie.gouv.fr/article.php3?id_article=625a6), montre que le charbon est la source d'énergie la plus émettrice de CO2: sa part est de 38% en rejet de CO2 pour une offre de 24% d'énergie primaire.

Cette même étude montre qu'à l'horizon 2030 les émissions de CO2 liées à la production d'électricité augmenteront de 80%, soit plus 7,5 Gt (dont 4,8 Gt rien que pour le charbon) pour atteindre 16,9 Gt. Pour 2050, un triplement est envisagé avec un accroissement de 16,5 Gt provenant du charbon.

A moins que, d'ici là, des progrés aient été fait...

2) Le captage et le stockage du CO2

(cf. http://www.industrie.gouv.fr/energie/prospect/textes/sequestration.htm )

Eviter tout rejet de CO2 dans l'atmosphère en captant ce gaz dès sa source de production et en le stockant dans le sous-sol où il ne pourra plus contribuer au réchauffement climatique planétaire. Cette technologie pourrait être mise en œuvre partout où les émissions de CO2 sont concentrées, c'est-à-dire principalement dans les secteurs de la production d'électricité et de la grande industrie comme les cimenteries ou les centres sidérurgiques.

Cette dernière solution qui intègre également le transport du gaz pour l'acheminer depuis le lieu de captage vers le lieu de stockage est très prometteuse sur le plan environnemental et industriel :

- Son intérêt environnemental provient de la très grande capacité de la planète à stocker le gaz carbonique. On estime la capacité de stockage souterrain entre 1 000 et 10 000 milliards de tonnes de CO2 à comparer aux 30 milliards de tonnes émises annuellement au plan mondial;

- Son intérêt industriel est soutenu par la conviction qu'une mobilisation mondiale contre le changement climatique est nécessaire et que malgré toutes les autres actions entreprises telles la maîtrise de l'énergie, le développement des énergies renouvelables et de l'énergie nucléaire, ces technologies seront indispensables pour permettre d'éviter un trop fort développement des émissions de CO2 .

Aujourd'hui toutefois, cette technologie se heurte d'une part, à des coûts relativement élevés dont le montant global comprenant le captage, la compression, le transport et le stockage, est évalué entre 40 et 70 $/t de CO2 et d'autre part, à l'incertitude concernant le comportement du CO2 dans les structures géologiques pendant des milliers d'années. Par conséquent, pour être mise en œuvre à grande échelle (stockage de dizaines de millions de tonnes), cette filière nécessite d'importants progrès scientifiques et technologiques permettant de la rendre attractive économiquement et de garantir la fiabilité à long terme des stockages. Pour faire face à ce double défi, un effort soutenu de recherche scientifique et technologique doit être poursuivi en ce qui concerne chaque nouvelle étape de cette solution :

2-2 Le captage

Le captage du CO2 représente aujourd'hui 70% du coût global de la solution et constitue un enjeu technologique et économique considérable. On distingue usuellement trois catégories de procédés :

- Le traitement des fumées « post combustion » , en aval des installations de production. Il s'agit soit d'améliorer les technologies existantes de lavages par solvant employées pour le traitement du gaz naturel en particulier, soit de mettre au point d'autres types de technologies : refroidissement et condensation, membranes de séparation, adsorption. Ces technologies ont l'avantage d'être adaptées aux installations existantes sans modification du procédé de fabrication mais elles doivent fonctionner avec de grands volumes de fumées à basse pression et faible concentration de CO2 ce qui constitue des conditions peu favorables. De plus, elles nécessitent l'installation d'équipements encombrants, coûteux et fortement consommateurs d'énergie. C'est pourquoi d'autres options sont envisagées pour les nouvelles installations;

- Les techniques d'oxycombustion : ces techniques ne traitent pas directement le problème mais le simplifient. L'idée consiste à utiliser de l'oxygène et non plus de l'air en tant que comburant principal de l'installation. Ceci permet d'élever considérablement la concentration de CO2 dans les fumées et d'améliorer ainsi sensiblement l'efficacité des techniques appartenant à la première catégorie. La mise en œuvre de cette technologie nécessite toutefois une réduction des coûts de production de l'oxygène (qui est aujourd'hui séparé de l'air par cryogénie) ainsi qu'une adaptation des chaudières pour prendre en compte les températures plus élevées qui résultent de la combustion à l'oxygène ainsi que des volumes de gaz réduits du fait de l'absence d'azote dans le comburant;

- Les techniques de « pré-combustion » qui prévoient le captage du carbone en amont des installations avant toute combustion. On parle aussi de décarbonisation. Il s'agit de transformer le combustible fossile en hydrogène, en isolant au passage le CO2. Pour cela, le combustible est transformé en gaz de synthèse, constitué par un mélange de CO et d'hydrogène par vaporéformage en présence d'eau ou par oxydation partielle en présence d'oxygène. Puis le CO présent dans le mélange réagit avec l'eau pour former du CO2 et de l'hydrogène. Le CO2 est alors séparé de l'hydrogène dans de bonnes conditions et l'hydrogène peut être utilisé pour produire de l'énergie sans émission de CO2. Il s'agit toutefois d'une technologie complexe dont le rendement global est encore médiocre. Des progrès technologiques sont nécessaires pour améliorer les rendements à chaque étape du traitement en amont de la combustion et pour mettre au point des turbines spécifiques adaptées à la combustion hydrogène.

2-3 Le stockage

Après la phase de captage, il faut pouvoir stocker le CO2 pendant des durées suffisamment longues pour couvrir au minimum la période pendant laquelle le problème des émissions de gaz à effet de serre risque de demeurer critique. On peut estimer qu'il suffira de dépasser l'ère d'utilisation massive des énergies fossiles, soit deux à trois siècles. Il n'est pas absolument nécessaire de garantir que le dioxyde de carbone sera emprisonné dans le sous le sol « pour toujours » mais il s'agit de constituer des stockages tampons permettant de différer son émission dans l'atmosphère. La question de la durée du stockage constitue une dimension importante de la problématique de la réduction de la concentration de CO2 dans l'atmosphère. Par précaution, certains envisagent des solutions permettant de stocker le gaz sur des périodes pouvant atteindre des milliers d'années.

Le stockage géologique pose certes des problèmes complexes, en particulier pour garantir la fiabilité des stockages sur le très long terme et pour apprécier son impact environnemental. Néanmoins, ce mode d'action est prometteur : sa crédibilité s'appuie sur l'existence depuis plusieurs millions d' années de gisements naturels de CO2 (on en trouve par exemple dans le sud de la France). Elle est renforcée par la réalisation d'expériences de démonstration à grande échelle sur plusieurs sites à travers le monde.

Les réalisations:

- Le projet de centrale à charbon zéro émission « FutureGen »

Ce projet d'un montant d'un milliard de dollars financé par le gouvernement américain et les industriels vise la conception d'une centrale à charbon de 275 MW destinée à produire de l'électricité et de l'hydrogène pratiquement sans émission de CO2. Le projet de centrale est basé sur la technique de gazéification du charbon associant des technologies dites de pré-combustion pour produire de l'hydrogène à des techniques de captage et de stockage du CO2 dans des couches géologiques.

Pour en savoir plus , consulter le site internet du department of energy (DOE).

- L'Union européenne:

À travers son programme cadre de recherche développement (PCRD), l'Union européenne est également très active sur le sujet du captage et du stockage du CO2 depuis plusieurs années. Elle a soutenu plusieurs projets de recherche dans le cadre du 5 ème PCRD (Recopol, ICBM, SACS, NGCAS) qui couvrent tous les domaines technologiques du captage et du stockage. Elle a également mis en place un réseau de recherche européen nommé CO2net et le projet européen Inca-CO2 .

- En France:

Le soutien à la recherche et au développement 2005 a été une année charnière puisque les pouvoirs publics ont renforcé leur soutien à la recherche en créant deux nouvelles agences : l'Agence nationale de la Recherche (ANR) et l'Agence de l'Innovation industrielle (AII). Parmi les cinq thèmes de recherche prioritaires identifiées, le captage et le stockage du CO2 ont fait l'objet d'un appel à projet lancé par l'ANR en 2005. Ce thème a bénéficié d'une enveloppe de plus de huit millions d'euros. Ces projets regroupent les acteurs français du secteur privé associé aux grands centres de recherche.

L'AII paraît un moyen privilégié pour lancer la réalisation d'un pilote de démonstration en France. Ce pilote devra servir de laboratoire en vraie grandeur permettant de valider les innovations issues de la recherche.

Un certain nombre de verrous scientifiques et technologiques relatifs au captage et stockage du CO2 subsistent aujourd'hui. Ainsi, dans le domaine du captage, de nombreux travaux sur les matériaux (absorbants, adsorbants, membranes, conditions de pression et de température plus élevées) et sur les procédés sont encore à mener. Dans le domaine du stockage géologique , la modélisation du devenir du CO2 dans le sous-sol à long terme et la surveillance des sites de stockage (y compris des puits) nécessitent encore des travaux importants. Dans les deux domaines de vraies percées technologiques peuvent encore être obtenues.

Annonce du 14 décembre 2006: "Charbon, le retour

La société Vattenfall a commencé en Allemagne la construction d’une centrale thermique au charbon de 30 mégawatts. L’installation doit être opérationnelle en 2008 et sera la première au monde à utiliser le procédé dit "oxyfuel" : Le charbon est brûlé non dans l’air, mais dans un mélange gazeux constitué essentiellement d’oxygène. On obtient ainsi du CO2 très concentré qui peut être liquéfié puis stocké sous terre, au lieu d’être rejeté dans l’atmosphère.

L’installation servira de prototype à la construction, entre 2012 et 2015, d’une plus grosse centrale de 300 mégawatts. "A partir de 2020 au plus tard, toutes les nouvelles centrales seront construites avec cette technique", assure Damian Müller, porte-parole de Vattenfall Europe.

Le charbon semble donc à nouveau d’actualité, à cause de la flambée des prix du pétrole et des menaces sur l’approvisionnement en gaz russe. La société allemande Deutsche Steinkohle a même demandé l’autorisation d’ouvrir une nouvelle mine de charbon à coke. Ce n’était pas arrivé dans le pays depuis des décennies.

Toutefois, ces centrales au charbon de la nouvelle génération ne règleront pas tous les problèmes. Les associations écologistes dénoncent le coût élevé et les risques liés au stockage souterrain du CO2. Autre sujet d’inquiétude : ce stockage ne concerne que le CO2. Or, la combustion du charbon dégage d’autres gaz nocifs pour l’environnement ; dioxyde de soufre (SO2) et Oxyde d’azote (Nox). Le retour du charbon pourrait donc déboucher sur le retour en force des « pluies acides » dénoncées dans les années 80 , et du smog, ce brouillard de pollution qui enveloppait plusieurs villes européennes, comme Londres, dans les années 60."

(cf. http://www.photeus.info/spip/breve.php3?id_breve=201)

Bilan:

Toutes ces techniques de captage et de stockage sont émergentes et posent beaucoup de questions en terme de faisabilité et de coût. Cette dernière annonce de Vattenfall illustre bien le fait qu'aucune solution industrielle (centrale thermique de 800 Mw) n'est envisageable à l'heure actuelle.

Le rapport du DIDD

(cf. http://www.ecologie.gouv.fr/article.php3?id_article=6256) évoque plusieurs scénarios: un scénario de référence (SR) ou aucune technologie nouvelle n'est utilisée d'ici 2030 dans les centrales à charbon. Un scénario 1 utilisant "les meilleures technologies disponibles" qui "limite" les émissions dues au charbon à 9,4 Gt en 2030 (au lieu de 11,3Gt, soit -17% par rapport au SR). Un scénario 2 utilisant "les meilleures technologies à l'avenir"(!) qui limite à 8,4 Gt (-26%). Un dernier scénario 3, identique au 2, basé sur le recours à la capture et au stockage de CO2 (CSC) et par l'usage intensif du nucléaire (!!) est envisagé avec un effet supplémentaire seulement pour 2050.

3) Les algues

Une technique nouvelle alternative au stockage du CO2 a fait l'objet d'annonces récemment. Il s'agit de la culture d'algues vertes (cyanobactéries).

Un communiqué de presse du 25 mai 2006 de l'institut ISIS, organisme privé anglais, dit qu'il est envisageable que des algues permettraient de capturer le CO2 et de plus de fournir un biocarburant.

Isaac Berzin, de l'Institut de Technologie du Massachusetts, a fait la même annonce. Il a expérimenté la culture d'algues "avalant" jusqu'à 40% du CO2 émis, par photosynthèse, ainsi que 86% du protoxyde d'azote.

Greenfuel, société créée par I. Berzin dans le Massachusetts, conduit une expérimentation dans une usine de 1000Mw. Seulement cela exige une surface de 2000 hectares!

http://www.oliomobile.org/documents/carburant_base_d'huile_d'algues.pdf

(cf. http://www.agoravox.fr/article.php3?id_article=10835)

(cf. http://news.fr/actualite/imprimer/0,3800001928,39364008,00.htm)

(cf. http://mondequichange.free.fr/wordpress/index.php/archives/2006/12/90-reacteurs-biodiesel-alimentes-en-algues/)

4) Les Centrales thermiques CNET et POWEO du Havre

L'annonce d'une centrale à charbon « propre » au Havre,opérationnelle en 2011, laisse entendre que la captation du CO2 serait acquise, pour une centrale de 800Mw.

Les éléments vus ci-dessus laissent à penser que cette annonce relève plus de la fiction. Les techniques envisagées ne sont pas opérationnelles à cet horizon.

En ce qui concerne la culture d'algue, on peut noter l'absence de rapports officiels sur la question. Il ne s'agit que d'annonces de start-up américaines dont les données sont invérifiables à l'heure actuelle. On notera simplement que si ce procédé marche, il nécessiterait quelques milliers d'hectares sur la zone portuaire( seules quelques dizaines d'hectares sont envisagées).