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Les solutions envisagées pour stabiliser les émissions mondiales de gaz à effet de serre sont nombreuses : améliorer l'efficacité énergétique dans le bâtiment, dans l'industrie et dans les transports, encourager les énergies renouvelables ou encore modifier la fiscalité en diminuant les subventions aux énergies fossiles et en imposant une taxe carbone. Le captage et stockage du CO2 (CCS) est également une solution évoquée. Le CCS désigne une succession de procédés technologiques visant à capter le dioxyde de carbone présent dans les gaz rejetés par l'industrie, à le transporter et à l'injecter dans des formations géologiques.
Encore au stade expérimental, cette technique fait actuellement l'objet d'une recherche intense. Des tests en grandeur nature sont régulièrement lancés dans de nombreux pays, que ce soit sur l'étape du captage de CO2 dans les fumées ou le stockage dans des couches géologiques. L'Australie par exemple vient d'annoncer le lancement de son premier essai : le projet Otway consiste à compresser et à transporter 100.000 tonnes de dioxyde de carbone dans un réservoir géologique de gaz naturel épuisé enfoui à 2 km de profondeur, à Warrnambool, au sud-ouest de l'Etat du Victoria. En Inde, une équipe du National Geophysical Research Institute (NGRI) travaille sur la séquestration du carbone dans les roches basaltiques. Non poreuse et contenant du calcium, le basalte est une roche potentiellement intéressante : sous certaines conditions de température et de pression, elle peut fixer du carbone en quelques semaines en formant du carbonate de calcium solide (CaCO3).
Les recherches avancent également à grands pas dans les laboratoires. Des chimistes français et étrangers dont plusieurs laboratoires associés au CNRS* viennent de mettre au point un matériau capable de stocker de grandes quantités de CO2. Les chercheurs ont montré que la poudre MIL-101 (Matériau de l'Institut Lavoisier) constitue le meilleur matériau actuel pour le stockage du CO2 à température ambiante : un mètre cube de ce matériau est capable de stocker près de 400 m3 de gaz carbonique à 25°C contre 200 m3 de CO2 pour les meilleurs solides commercialisés actuellement. Ce résultat est possible grâce à la maîtrise de la structure de ce solide. Les chimistes de l'Institut Lavoisier ont été les seuls à ce jour, à synthétiser un matériau dont la taille des pores (3,5 nanomètres) permet de capter autant de dioxyde de carbone. Leurs travaux ont non seulement révélé les performances prometteuses de ce solide mais également permis de comprendre, expérimentalement et théoriquement, le mécanisme de fixation du CO2 dans ces pores. Ils doivent être prochainement publiés sur le site Internet de la revue Langmuir**.
Forts de ces résultats, les chercheurs tentent de concevoir une nouvelle génération de ce matériau ayant des capacités de stockage encore plus importantes et qui pourrait alors trouver de nombreuses applications industrielles. Le stockage du carbone pour son transport vers les zones d'enfouissement par exemple est une étape clé de la chaîne technologique qui à l'heure actuelle pose encore questions.
F.ROUSSEL
*Institut Lavoisier (CNRS / Université de Versailles), Institut Charles Gerhardt (CNRS / Université de Montpellier 2 / ENSCM), Laboratoire chimie Provence (CNRS / Universités Aix-Marseille 1, 2 et 3), Laboratoire catalyse et spectrochimie (CNRS / Ensi Caen / Université de Caen).
** Références :
High Uptakes of CO2 and CH4 in Mesoporous Metal-Organic Frameworks MIL-100 and MIL-101, Philip L. Llewellyn, Sandrine Bourrelly, Christian Serre, Alexandre Vimont, Marco Daturi, Lomig Hamon, Guy De Weireld, Jong-San Chang, Do-Young Hong, Young Kyu Hwang, Sung Hwa Jhung, Gérard Férey, Langmuir à paraître (DOI. 10.1021/1a800227x).
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