Installation mammoth définissant la barre haute pour les technologies de capture directe de l’air

Le Département de l’Énergie du gouvernement des États-Unis définit la tâche très importante de la technologie de capture directe de l’air comme une “forme d’élimination du dioxyde de carbone qui prend le CO2 de l’air ambiant, ou immobile. Le CO2 séparé peut ensuite être stocké de manière permanente sous terre, ou il peut être converti en produits.”

Selon les estimations disponibles, la taille du marché de la capture directe de l’air devrait connaître une croissance phénoménale dans les années à venir, passant de plus de 23,59 millions de dollars en 2022 à plus de 614,07 millions de dollars en 2028. Cela se traduit par un taux de croissance annuel composé (CAGR) de plus de 72 %, soit une croissance de près de 30 fois en six ans.

Mais qu’est-ce qui impulse cette croissance pour les technologies DAC ? L’élimination du dioxyde de carbone sert à réduire la température mondiale. Le dioxyde de carbone piège la chaleur en absorbant la lumière du soleil qui se réfléchit sur la surface de la Terre sous forme d’ondes infrarouges. Contrairement aux gaz oxygène et azote qui n’interfèrent pas avec les ondes infrarouges, le dioxyde de carbone absorbe l’énergie infrarouge.

Dans le cadre de ce processus d’absorption, l’énergie infrarouge subit des vibrations et est réémise dans toutes les directions. Environ la moitié de cette énergie s’échappe dans l’espace, et environ la moitié retourne sur la Terre sous forme de chaleur, contribuant à l’effet de serre, selon les scientifiques.

L’élimination du dioxyde de carbone de l’atmosphère nous aiderait à nous débarrasser de la menace imminente du réchauffement climatique, de l’augmentation de la température dans le monde.

Alors qu’il existe de nombreuses façons de lutter contre cette menace, la capture directe de l’air se distingue en raison de ses avantages en termes d’impact sur les ressources de la Terre.

Par exemple, l’utilisation de l’énergie dans cette technique est “non triviale”. Selon les estimations, atteindre 7-9 millions de tonnes par an de capacité de capture aux États-Unis d’ici 2030 utiliserait 0,3-0,4 % de la production d’électricité actuelle aux États-Unis.

Cette technologie n’exige pas l’empiétement sur les terres arables. Son utilisation de l’eau peut également diminuer de manière notable avec le développement de systèmes DAC à sorbant solide.

Les avantages des systèmes DAC et leur potentiel pour bénéficier à la planète ont inspiré de nombreuses personnes à développer des solutions DAC innovantes et optimisées. Récemment, une entreprise qui a réalisé un travail louable dans ce domaine est Climeworks. Plus récemment, elle a lancé sa dernière installation : Mammoth.

Dans les quelques segments suivants, nous allons examiner ce qu’est cette installation, qui, située en Islande, est censée être dix fois plus grande que l’usine précédente de Climeworks à Orca.

Installation Climeworks Mammoth : qu’est-ce qu’elle cherche à réaliser ?

L’objectif principal derrière la mise en place de l’installation Mammoth était de répondre à la demande croissante de projets DAC. L’entreprise affirme que la nouvelle installation aiderait à augmenter sa capacité “de milliers de tonnes à des dizaines de milliers par an – un jalon important sur la voie d’une capacité de méga-tonne d’ici 2030 et de giga-tonne d’ici 2050”.

Avant de plonger plus profondément dans la compréhension de la manière dont Climeworks prévoit de réaliser cette tâche, examinons quelques autres aspects opérationnels pour mieux comprendre le contexte de son ampleur et de son ambition.

Le projet est actuellement en cours de mise en service et continue de suivre sa vision de démarrage. Située à Hellisheidi, en Islande, la capacité annuelle de l’installation, selon sa conception, pourrait atteindre jusqu’à 36 000 tonnes de CO₂. Alors que l’installation, à son niveau le plus basique, contribuerait à fournir une expérience d’ingénierie et opérationnelle à Climeworks pour une augmentation de capacité 10 fois supérieure, elle ajoutera de la valeur en aidant à développer la chaîne d’approvisionnement et en apportant une capacité de suppression de carbone de haute qualité supplémentaire sur le marché.

L’installation a démarré il y a 18 mois, le 28 juin 2022, pour être précis. Actuellement, l’entreprise signale que les infrastructures de l’usine sont en place avec succès, avec 90 % des systèmes opérationnels, y compris celui de son partenaire de stockage Carbfix.

En parlant de la vision qui a motivé l’exercice de renforcement de capacité, Christoph Gebald, co-fondateur et co-PDG de Climeworks, a déclaré :

“Sur la base des courbes de mise à l’échelle les plus réussies, atteindre le giga-tonne d’ici 2050 signifie livrer à l’échelle du méga-tonne d’ici 2030. Personne n’a jamais construit ce que nous construisons en DAC, et nous sommes à la fois humbles et réalistes quant au fait que la manière la plus certaine de réussir est de faire fonctionner la technologie dans le monde réel le plus rapidement possible et de la déployer sans relâche.”

En élaborant davantage sur ce que signifie l’usine et ses implications, Jan Wurzbacher, co-fondateur et co-PDG de Climeworks, a déclaré :

“Avoir les infrastructures de base en place et opérationnelles en seulement 18 mois est un point de preuve de la capacité de Climeworks à augmenter rapidement sa capacité, avec des cycles de développement à un rythme effréné, sur son chemin vers une capacité de giga-tonne d’ici 2050.”

Mais comment prévoit-elle de parcourir ce chemin de la méga-tonne à la giga-tonne ? Essayons de comprendre.

Comment l’installation fonctionnera-t-elle ?

L’installation Climeworks Mammoth comporte un hall de traitement à son centre, qui est utilisé pour traiter et conditionner le dioxyde de carbone capturé avant son stockage souterrain. Le processus implique la purification et la condensation du dioxyde de carbone avant qu’il ne soit dissous dans l’eau et stocké sous terre par Carbfix, où il se transformera en pierre par la méthode de minéralisation. Outre ses unités opérationnelles, le hall de traitement comportera également des salles de contrôle, des bureaux et un centre pour les visiteurs.

Conformément à la capacité qu’elle est censée gérer, l’installation Mammoth disposera de 72 conteneurs collecteurs pour capter le CO₂ de l’air, tandis que l’installation Orca comporte huit conteneurs collecteurs.

De plus, l’installation Mammoth abrite également un hall d’entretien qui vise à améliorer l’efficacité lors des travaux d’entretien.

En parlant de la philosophie opérationnelle de l’installation, Douglas Chan, le directeur des opérations de Climeworks, a déclaré :

“Cela illustre très bien l’approche de Climeworks pour diriger l’industrie DAC : accélération continue tout en mettant en œuvre les normes opérationnelles les plus rigoureuses.”

Plusieurs autres entreprises sont également très actives dans le domaine de la DAC. Dans les segments à venir, nous allons discuter de quelques-unes de ces entreprises.

#1. Aircapture

Le fonctionnement unique d’Aircapture implique l’installation d’unités de capture directe de l’air modulaires sur les sites de fabrication de ses clients, créant un approvisionnement direct en CO2 propre dans leur processus de production. L’entreprise affirme que la commercialisation du dioxyde de carbone atmosphérique est apparue comme la solution la plus efficace et la plus évolutive pour améliorer l’environnement et l’économie.

Elle a adopté une approche hyperlocale de son fonctionnement, qui atténue les risques de chaîne d’approvisionnement et élimine l’empreinte carbone de la chaîne d’approvisionnement conventionnelle. Parmi les facteurs qui distinguent Aircapture figurent sa fiabilité accrue, ses normes de qualité améliorées, son coût réduit et ses produits plus propres avec des émissions considérablement réduites.

Les solutions formulées par Aircapture sont prêtes au marché pour une gamme de scénarios d’application, notamment la fabrication de boissons, l’agriculture en serre et bien d’autres. Par exemple, elle est capable de produire du dioxyde de carbone liquide de qualité pour les boissons avec une faible teneur en oxygène à différents volumes et calendriers de production.

Elle peut aider à remplacer la matière première émettrice de gaz à effet de serre nécessaire pour fabriquer des carburants synthétiques par du dioxyde de carbone propre de haute qualité. Aircapture aide également à produire du dioxyde de carbone dans les installations de culture de ses clients, aidant les clients à répondre à leur cycle de demande quotidien et à améliorer les rendements des cultures.

Le dioxyde de carbone d’Aircapture est injectable de manière permanente dans les blocs de béton ou le béton prêt à l’emploi, améliorant les normes des méthodes de cure actuelles.

Comme le projet Mammoth, Aircapture est également impliqué dans la réalisation d’études et d’expériences qui aident à exploiter la chaleur perdue et l’énergie décarbonisée pour stocker géologiquement le dioxyde de carbone de l’atmosphère.

Enfin, le dioxyde de carbone liquide d’Aircapture est également convertible en glace sèche, qui répond aux besoins des clients de détail, de transport et de logistique. La glace sèche est célèbre pour aider à l’expédition de marchandises périssables et à d’autres usages industriels.

En avril 2022, Aircapture, ainsi que la société de conversion de dioxyde de carbone OCOchem et d’autres partenaires, ont remporté une subvention de 2,93 millions de dollars du Département de l’Énergie des États-Unis pour concevoir et mettre au point une usine intégrée de capture et de conversion de dioxyde de carbone située dans l’usine d’engrais de Nutrien à Kennewick, dans l’État de Washington.

En parlant de la subvention et de ses avantages, Matt Atwood, le fondateur et PDG d’Aircapture, a déclaré :

“Notre technologie modulaire et sur site qui prend le CO2 de l’air et le met directement dans les processus de production de nos clients répond aux défis climatiques tout en apportant de la valeur à nos clients et constitue un choix parfait pour ce projet avec Nutrien.”

#2. Greenlyte Carbon Technologies

Une autre entreprise qui a réalisé un excellent travail dans le domaine de la DAC est Greenlyte Carbon Technologies. Fondée en 2022 par deux entrepreneurs en série et un chercheur DAC très expérimenté, Greenlyte, située à Essen, tire fortement parti de son écosystème environnant qui comprend des universités techniques de premier plan et des géants chimiques, industriels et énergétiques mondiaux.

Au cours de l’année opérationnelle 2022-23, Greenlyte a terminé la construction du premier prototype à cycle continu et du démonstrateur DAC de 100 tonnes.

Sa vision pour l’avenir comprend la construction d’une exploitation robuste, efficace et rentable à une échelle significative d’ici 2027. D’ici 2035, l’entreprise veut achever la tâche de “plateformisation”, rendant robuste, efficace et rentable l’exploitation à une échelle significative une réalité. Et d’ici 2050, Greenlyte veut augmenter sa production annuelle à 100 MT et devenir un leader mondial dans le domaine de la DAC.

L’un des principaux avantages de Greenlyte qui en fait un cas approprié pour le leadership de la DAC est son processus de capture et d’utilisation du dioxyde de carbone à faible énergie et à faible capex. Le gaz est dérivé des courants de gaz, de l’air ambiant pour être précis. La conversion subséquente du dioxyde de carbone et de l’hydrogène conduit à la dérivation d’hydrocarbures qui ajoutent de la valeur au processus et rendent la technologie rentable.

Greenlyte optimise davantage sa technologie en adoptant une approche entièrement cyclique, où l’absorbant utilisé est régénéré dans l’électrolyse et utilisé ensuite pour l’absorption. Plusieurs jalons de processus, notamment l’absorption dans une solution de sorbant liquide, la précipitation sous forme de bicarbonate d’hydrogène et la désorption par électrolyse, ont fait l’objet d’une demande de brevet de la part de Greenlyte.

En mars 2024, Greenlyte Carbon Technologies a clôturé un tour de financement pré-série A de 10,5 millions d’euros. Outre la grande participation de tous les investisseurs, notamment Earlybird Venture Capital, Green Generation Fund, Carbon Removal Partners et le membre du conseil d’administration Dr. Udo Jung, Partech a rejoint le groupe d’investisseurs.

Le financement valide la traction que Greenlyte a réussi à obtenir récemment sous forme de partenariats et d’accords de sortie de haute valeur. L’entreprise a remporté deux subventions du Fonds européen de développement régional et a désormais levé plus de 20 millions d’euros en capitaux propres et subventions combinés depuis sa création il y a 18 mois.

En expliquant l’importance des fonds levés, Florian Hildebrand, PDG et co-fondateur de Greenlyte, a déclaré : “Avec les nouveaux fonds, nous serons en mesure d’augmenter notre équipe de 30 à 50 personnes, ce qui nous permettra de réaliser le développement de la technologie et le déploiement en parallèle avec notre marché accéléré, d’accélérer notre mise à l’échelle et de réduire les coûts plus rapidement. Le tour est la preuve de notre ambition de bâtir un champion mondial de la DAC rapidement.”

Le futur avec des technologies de capture directe de l’air plus efficaces

Les gouvernements du monde entier ont réalisé les avantages des technologies de capture directe de l’air. Par conséquent, ils ont commencé à soutenir et à encourager les projets DAC de la meilleure manière possible.

Par exemple, le Département de l’Énergie des États-Unis a désigné trois de ses bureaux, Fossil Energy and Carbon Management, Clean Energy Demonstrations et l’Advanced Research Projects Agency-Energy, pour soutenir la recherche, le développement et la démonstration de la capture directe de l’air. Cette recherche comporte de nombreux aspects, notamment l’exploration de la science et de la technologie derrière les matériaux, les produits chimiques et les processus biochimiques et géologiques associés à la capture, à la conversion et au stockage du CO2.

L’une des initiatives les plus populaires dans ce domaine a été l’initiative Carbon Negative Shot – un appel à l’innovation dans les voies d’élimination du dioxyde de carbone qui captureront le CO2 de l’atmosphère et le stockeront à l’échelle de 1 milliard de tonnes pour moins de 100 dollars par tonne de CO2 équivalent.

Des efforts comme ceux-ci, combinés aux investissements du secteur privé, contribueront certainement à réaliser des progrès importants non seulement pour définir la barre haute mais aussi pour la rendre accessible à l’industrie et aux producteurs de dioxyde de carbone du monde entier.

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