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Écologie
La capture du carbone vise à empêcher le CO₂ issu des activités anthropiques de rejoindre l’atmosphère, afin de limiter le réchauffement climatique — une solution jugée utile par le Haut Conseil pour le Climat pour traiter les émissions résiduelles des secteurs fortement émetteurs, à condition qu’elle ne consomme pas plus d’énergie qu’elle n’en fait économiser.
L’air est le fluide gazeux que l’Homme respire. L’air est dit gazeux car il est composé de gaz invisibles, comme l’oxygène et le dioxyde de carbone (CO₂). Même si on ne le voit pas, on peut le sentir (quand il bouge, comme le vent) et surtout, on en a besoin pour respirer.
Sa composition restante comprend divers gaz tels que le dioxyde de carbone (CO₂), l'argon et la vapeur d'eau, bien que ceux-ci soient présents en quantités très faibles.
Le CO₂ est un gaz présent naturellement dans l’air. Il circule tout le temps entre l’air, les plantes, les animaux, etc. Le dioxyde de carbone (CO₂) joue un rôle clé dans le fonctionnement du cycle du carbone (ensemble des échanges d'un élément chimique). En premier lieu, car le CO₂ contribue à l’effet de serre naturel, en retenant une partie de la chaleur dans l’atmosphère, ce qui permet de maintenir une température compatible avec la vie sur Terre (autour de -18C°). En second lieu, car il est absorbé par les plantes lors de la photosynthèse, un processus essentiel à la production d’oxygène et à la croissance végétale.
Dans la nature, le CO₂ est décomposé par la photosynthèse des plantes ou physiquement dissous et stocké par les eaux comme les mers et les océans.
Les écosystèmes qui absorbent naturellement du CO₂ sont appelés les puits de carbone.
Ces puits de carbone, de manière gratuite, contribuent donc à la régulation du climat terrestre en capturant une portion du carbone atmosphérique – approximativement (source : CNRS, 2021) :
À noter que pour ce dernier puits de carbone, sa faculté d'absorber le CO₂ a été gravement réduite en 2023 – ce qui contribue à l'aggravation du réchauffement climatique (source : Le Monde, 2023).
Pour en savoir plus sur les puits de carbone, consultez notre article sur les réserves de carbone.
L'écosystème naturel le plus apte à absorber du CO₂ est donc l'océan, grâce à son ampleur (rappelons que les océans couvrent 70% de la surface terrestre), ce qui facilite la dissolution de ce gaz dans l'eau.
Toujours selon le CNRS, l'absorption excessive de CO₂ par les océans entraîne deux conséquences significatives : une réduction de la circulation thermohaline et l'acidification des océans (l'acidité croissante de l'océan a un impact sur la chaîne alimentaire).
Face à l’augmentation rapide de la température moyenne terrestre et au déclin de la capacité des puits de carbone naturels à absorber le CO₂, l'Homme a progressivement développé ce qu’on appelle les « puits de carbone technologiques ».
En d'autres termes, le stockage de carbone – également appelé « Carbon Capture and Storage » ou CCS – consiste à emprisonner le CO₂ à son origine, c'est-à-dire pendant sa production industrielle, avant qu'il ne soit libéré dans l'atmosphère.
Les premières applications industrielles du captage, utilisation et stockage du CO₂ (CCUS) remontent aux années 1970 au Texas, avec l'intention de capter le CO₂ produit par les usines de gaz naturel pour le transporter vers les réservoirs d'un champ pétrolier en vue d'une récupération assistée. Le développement à grande échelle s'est ensuite accéléré dans les années 1990, notamment en Norvège avec le projet pionnier de Sleipner en mer du Nord, mis en place à partir de 1996 suite à l'instauration d'une taxe sur le CO₂.
Aujourd’hui, plusieurs installations sont déjà en activité dans le monde, principalement aux États-Unis, avec une capacité annuelle de captage de CO₂ qui reste encore limitée à l’échelle globale. En Europe, le projet Castor représente un enjeu majeur : ce réseau de transport et de stockage vise à contribuer significativement à la réduction des émissions de CO₂ du continent.
Après sa capture, le CO₂ est séché, déshydraté, voire comprimé pour pouvoir être transporté sans danger. Il est ainsi acheminé de différentes manières – bateau, train, gazoduc ou par canalisation – vers un lieu de stockage de long terme – pendant plusieurs centaines d’années.
Trois solutions sont actuellement utilisées :
Le CO₂ capté peut être réutilisé et valorisé dans l’optique de produire des biocarburants, des matériaux ou d’améliorer la production de pétrole et de gaz…
La capture du carbone désigne un ensemble de technologies élaborées pour capturer les émissions de dioxyde de carbone (CO₂) dans le cadre d'une stratégie plus large nommée CCUS (Capture, Utilisation et Stockage du Carbone).
Ce processus englobe différentes étapes : la collecte sur un site industriel, le transport après liquéfaction du gaz, l'entreposage par injection et dans une moindre mesure sa valorisation.
Pour capter le CO₂, il faut séparer les éléments constitutifs de la fumée – l’azote, l’oxygène et la vapeur d’eau. En effet, le CO₂ ne compte que pour 5 à 15 % dans la composition de la fumée. À ce jour, il existe trois grandes techniques artificielles de captage de CO₂ (source : EDF ENR) :
la précombustion, qui implique la décarbonation du combustible fossile avant sa combustion. Transformé en un gaz de synthèse, le CO₂ est capté suite à l’ajout d’un solvant. Une technologie réalisable, mais particulièrement coûteuse ;
<l’oxycombustion, qui requiert la combustion directe du CO₂ dans de l’oxygène pur au lieu de l’air. L’intérêt ? Augmenter la concentration de carbone dans les fumées afin de le capter plus facilement grâce au phénomène de condensation. En effet, la composition du flux est uniquement faite de carbone et de vapeur d’eau ;
la « postcombustion », qui est la plus utilisée pour capter le CO₂. Cette technique est considérée comme mature – mais très énergivore. Concrètement, il s’agit de « laver » les fumées émises suite à la combustion des énergies fossiles, puis de capter le CO₂ grâce à l’utilisation d’un solvant.
Après sa capture, le processus de liquéfaction du CO₂ est mis en œuvre. Cette phase se réfère à la transformation du gaz carbonique en sa forme liquide.
La liquéfaction du CO₂ consiste à comprimer et à refroidir le gaz pour le transformer en liquide.
D'abord, le CO₂ est compressé jusqu'à une pression suffisante, puis l'eau qu'il contient est retirée pour éviter toute réaction indésirable. Ensuite, une étape de purification permet d’éliminer les impuretés si l'on a besoin d’un CO₂ très pur (par exemple pour des usages alimentaires ou industriels). Enfin, un système de refroidissement condense le gaz pour obtenir du CO₂ liquide (source : SINTEF, 2025).
Le CO₂ sous forme liquide est par la suite entreposé dans des réservoirs, en attente de son acheminement.
Finalement, les gaz non condensables sont collectés et recyclés, en particulier pour attraper le méthane résiduel.
L’injecteur de CO₂ intervient à la toute dernière étape du processus de captage et stockage du CO₂ (CSC).
Un injecteur de CO₂, dans le contexte du stockage et de la capture du carbone (CSC), est un dispositif qui assure l'injection de dioxyde de carbone (CO₂) dans un système, habituellement dans le sous-sol, afin d'y piéger ce gaz de manière permanente.
Autrement dit, c’est tout le dispositif technique qui permet de faire descendre le CO₂ dans le sous-sol, là où il pourra être stocké en toute sécurité pendant très longtemps.
Habituellement, l'injection de CO₂ se réalise dans des espaces confinés, des bassins sédimentaires ou d'anciens gisements d'hydrocarbures vidés, assurant ainsi un entreposage stable et pérenne du CO₂ dans les couches géologiques (source : Ministères Aménagement du territoire Transition écologique).
Parfois, l'objectif est de le conserver, voire d'utiliser à nouveau le CO₂. L'exploitation (ou « utilisation »), en alternative au stockage, implique l'utilisation du CO₂ capturé pour la production de biens.
Les différentes techniques de valorisation du CO₂ en développement sont les suivantes (source : IFPEN) :
Selon l’IFPEN, les voies chimiques et biologiques de valorisation sont à l’heure actuelle encore au stade laboratoire ou pilote.
On voit souvent cette technologie comme une alternative prometteuse pour diminuer les émissions de CO₂, même si son efficacité tangible et sa mise en œuvre à grande échelle demeurent encore à prouver. Effectivement, elle est critiquée car elle pourrait freiner les véritables démarches de transition énergétique liées à une démarche de décroissance, en engendrant une illusion de solution miracle.
Ainsi, malgré les avantages qu’il procure, le captage de CO₂ continue de faire débat – pour les raisons suivantes :
le captage est très coûteux et compliqué à mettre en œuvre – et coûte entre 50 et 180 euros la tonne, d’après les Echos (2022) ;
la fiabilité des zones de stockage interroge (notamment le risque de fuite suite à un événement sismique) ;
pour capter une tonne de CO₂, il faut utiliser entre 2 000 et 4 000 litres d’eau et l’utilisation d’intrants chimiques. Autrement dit, cette technologie demande beaucoup de ressources (source : Haut Conseil pour le Climat, 2023).
L'utilisation de la capture de carbone devrait principalement être envisagée pour les émissions résiduelles qui sont difficiles à éviter, comme c'est le cas pour des secteurs de l’industrie lourde, comme les cimenteries, l'acier, la pétro-chimie – dont le fonctionnement nécessite la combustion de ressources fossiles à intensité carbone très élevée.
Pour résumer, il est préférable de réduire directement les émissions pour décarboniser l'industrie plutôt que de les enfouir dans les profondeurs. Pour garantir l'efficacité de la capture du carbone, rien n'est plus efficace que de s'engager pour la protection des puits de carbone naturels – en sauvegardant nos écosystèmes, nos forêts et la préservation des océans.
En définitive, la manière la plus efficace de capturer le CO₂ est d'éviter toute émission.
Plusieurs techniques innovantes de capture de CO₂ sont actuellement au stade de la recherche ou de l'expérimentation :
Ces technologies restent néanmoins confrontées à un défi majeur : leur déploiement à grande échelle nécessite une énergie considérable, particulièrement pour maintenir les conditions extrêmes de température et de pression.
Le CO₂ figure parmi les cinq gaz à effet de serre majeurs et est perçu comme le principal contributeur au réchauffement planétaire.
Pourtant, à l’origine, le carbone est naturellement présent sous forme de gaz carbonique et joue un rôle essentiel dans le cycle du carbone, puisqu’il régule le climat et préserve les écosystèmes. Toutefois, depuis la révolution industrielle, les activités humaines rejettent un trop grand nombre de CO₂ d’origine anthropique dans l’atmosphère (surtout du fait de la combustion d’énergies fossiles), ne permettant pas à la nature de gérer cet afflux soudain.
De fait, le carbone s’accumule dans l’atmosphère et agit comme une couverture de plus en plus épaisse autour de la Terre : c’est l’amplification de l’effet de serre anthropique. Ce phénomène, amplifié par les activités humaines, piège la chaleur et fait grimper la température de la planète, provoquant un dérèglement climatique aux multiples conséquences :
acidification et élévation du niveau des océans ;
Dans le même esprit, la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques (CCNUCC) a été initiée en 1992. À l'époque, pas moins de 197 Parties ont déclaré s'engager dans la lutte contre le réchauffement global.
intensification des événements météorologiques extrêmes (feux de forêt, inondations, sécheresses, canicules, etc.) ;
effondrement progressif de la biodiversité, marine comme terrestre ;
diminution des rendements agricoles et risques accrus de pénuries alimentaires ;
hausse des migrations climatiques et aggravation de la pauvreté.
En parallèle des nombreuses mesures mises en place pour limiter le réchauffement climatique, à l’image de l’Accord de Paris signé en 2015 ou le paquet Fit For 55, le captage CO₂ des usines peut trouve sa place aux côtés d’autres mesures environnementales comme l’expansion des énergies renouvelables, l’amélioration de l’efficacité énergétique couplée à une décroissance programmée.
L’air, un élément indispensable à la vie, DREAL, 2020, https://www.normandie.developpement-durable.gouv.fr/IMG/pdf/1_l-air_un-element-indispensable-a-la-vie.pdf
Dioxyde de carbone (CO2) - Définition, Actu-Environnement, 2019, https://www.actu-environnement.com/ae/dictionnaire_environnement/definition/dioxyde_de_carbone_co2.php4
Puits de carbone, une chance pour le climat, CNRS, 2021, https://lejournal.cnrs.fr/videos/puits-de-carbone-une-chance-pour-le-climat
Les puits de carbone terrestres se sont effondrés en 2023, Le Monde, 2023, https://www.lemonde.fr/planete/article/2024/07/30/les-puits-de-carbone-terrestres-se-sont-effondres-en-2023_6261489_3244.html
L’océan, puits de carbone à l’avenir incertain, CNRS, 2021, https://www.insu.cnrs.fr/fr/cnrsinfo/locean-puits-de-carbone-lavenir-incertain
Climat : les émissions de CO2 devraient atteindre un nouveau record en 2024, L’Humanité, 2024, https://www.humanite.fr/environnement/cop29/climat-les-emissions-de-co2-devraient-atteindre-un-nouveau-record-en-2024
Capture du carbone, utilisation et stock, Ministères Aménagement du territoire Transition écologique, https://www.ecologie.gouv.fr/politiques-publiques/capture-valorisation-stockage-du-carbone-cvsc-carbon-capture-utilization-and
Une technologie dévoilée Le captage du CO2, EDF ENR, https://www.edf.fr/sites/default/files/Lot%203/CHERCHEURS/Publications/utdcaptageco2web.pdf
Better understanding of CO2 liquefaction (Towards identifying …, SINTEF, 2025, https://blog.sintef.com/energy/co2-liquefaction-transport-conditions-ship-based-ccs/
Réduire l'empreinte carbone de l'industrie : captage, stockage et valorisation du CO2, IFPEN, https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-prospective/decryptages/climat-environnement-et-economie-circulaire/reduire-les-emissions-industrielles-co2-captage-et-stockage-du-co2
La captation du carbone: vraie solution ou faux espoir?, Les Echos, https://www.lesechos.fr/weekend/planete/la-captation-du-carbone-vraie-solution-ou-faux-espoir-1915168
La captation du carbone: vraie solution ou faux espoir?, Haut Conseil pour le Climat, 2023, https://www.lesechos.fr/weekend/planete/la-captation-du-carbone-vraie-solution-ou-faux-espoir-1915168
Le niveau de CO2 jamais vu sur Terre depuis 4 millions d’années, Libération, 2022, https://www.liberation.fr/environnement/climat/le-niveau-de-co2-jamais-vu-sur-terre-depuis-4-millions-dannees-20220604_KJXMYN7LVVEBPDB3J3KDLNKABU/