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Principes de la valorisation

Depuis 1980, de nombreux travaux de recherches étudient le potentiel de valorisation du CO2 : en effet, une fois capté, ne serait-il pas possible de l’utiliser dans les domaines d’activités déjà consommateurs de CO2 ou de ses dérivés ou de lui trouver de nouvelles utilités ?

Concept

L’idée de la valorisation est de tirer profit du potentiel commercial du CO2 en l’exploitant comme matière première. Il s’agit toujours de le capter pour l’extraire des fumées industrielles, mais au lieu de le stocker dans le sous-sol, le CO2 est réutilisé dans de nouvelles applications chimiques, industrielles ou biologiques.

La valorisation ne se substitue pas au stockage du CO2, car selon les applications il pourrait éventuellement retourner dans l’atmosphère après son utilisation. Tout l’intérêt de cette filière réside dans le fait qu’en se servant du CO2 déjà capté, on évite ainsi de le produire spécifiquement pour les activités qui nécessitent son utilisation.
 

Légende : Représentation de la valorisation

3 types de valorisation

Utilisations industrielles

Sans avoir besoin d’être transformé, le CO2 est utilisé pour ses propriétés physiques en tant que solvant ou réfrigérant. Il est également utilisé pour la Récupération Assistée de Pétrole (EOR-CO2) tel que pour le projet Alberta Carbon Trunk line au Canada.

Produits chimiques et produits à valeur énergétique

Associé à un composant fortement réactif, le CO2 peut mener à la synthèse d’un produit chimique de base ou d‘un produit à valeur énergétique (pour produire du carburant par exemple).

Production de microalgues et  biocatalyse

Consommé par des organismes vivants, comme les algues, le CO2  peut être utilisé pour produire de la biomasse et conduire ainsi à la synthèse de produits d’intérêt (glucides, huiles et composés cellulosiques). Associé à des enzymes naturels ou synthétiques (biocatalyse), il pourrait générer des molécules à haute valeur ajoutée, notamment pour l’industrie pharmaceutique.
 
Schéma en grand format
Légende : Segmentation des voies de valorisation du CO2
 
Toutes ces voies de valorisation ne sont pas au même stade de développement : pour certaines (celles sur le graphique associées à ), il existe déjà des applications à un stade industriel ; pour les autres, le potentiel d’émergence industriel varie entre 5 et 20 ans.

Les voies de valorisation étant nombreuses, elles ne présentent pas toutes les mêmes caractéristiques sur le plan économique (rentabilité) ou sur le plan technologique : il existe de nombreux verrous liés à la consommation d’énergie des procédés de valorisation, au volume potentiel de CO2  valorisable à terme, à la durée de séquestration du CO2, et aux impacts potentiels de ces procédés sur l'environnement et la santé.

A quelle échelle ?

La filière valorisation du CO2 existe depuis 1980, mais en 2008 ne représentait encore que 0,5% des émissions Anthropiques mondiales de CO2.

Malgré la difficulté d’évaluer précisément le marché de la valorisation, il est estimé que l’utilisation industrielle classique de CO2 en 2008 s’élevait, au niveau mondial, à 153,5 Mt (dont 40Mt pour la récupération assistée d’Hydrocarbures), ce qui représente 0,5 % des émissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles. L’enjeu principal de la réduction des émissions de CO2 par valorisation consiste donc à trouver de nouvelles applications du CO2 en allant bien au-delà des 153 Mt de CO2 valorisées aujourd’hui ; en particulier à trouver des technologies de rupture qui permettraient d’ouvrir des applications à grande échelle, tout en s’assurant de leur rentabilité économique et de leur impact positif sur l’environnement.

Par exemple, la synthèse des produits à valeur énergétique pourrait utiliser, à terme, 5 à 10 % des émissions mondiales, c’est-à-dire entre 1,5 et 3 Gt de CO2, ce qui est dix fois plus que l’utilisation actuelle du CO2.
 

Légende : Utilisation mondiale du CO2
 
Les pays les plus développés dans le domaine de la valorisation sont les Etats-Unis et le Japon, qui sont à l’initiative des plus importants pilotes de production de carburants de synthèse utilisant le CO2. Les premiers projets européens et français ont, eux, fait leur apparition au début des années 2000. La communauté scientifique communique de plus en plus sur le potentiel d’une valorisation du CO2 sous diverses formes, et c’est donc une filière qui devrait continuer à se développer dans les prochaines années.

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