Puits de carbone : quel rôle et quelle importance ?

Les puits de carbone, qu’est-ce que c’est ?

Définition puits de carbone artificiel et naturel

Les puits de carbone sont des réservoirs dans lesquels le dioxyde de carbone de l’atmosphère est absorbé et stocké. On les appelle parfois “puits CO2” ou “puits de gaz carbonique”. Il existe des puits de carbone naturels ou artificiels.

Les puits de carbone naturels comprennent les forêts, les océans, les sols ou les tourbières. Ils fonctionnent grâce au phénomène naturel de la photosynthèse. Les océans et les continents sont les puits de carbone naturels les plus importants. Ils absorbent 50% des émissions anthropiques. En France, 20% des émissions françaises de CO2 sont absorbées chaque année par les puits de carbone naturels.

Dans ces puits naturels, l’énergie solaire est utilisée pour fixer le CO2 sous forme de matière organique (biomasse). En augmentant la biomasse organique d’un puits de carbone naturel, on augmente la capacité de stockage du CO2. En la diminuant, par exemple en arrachant une forêt, le stock de CO2 est rejeté.

Les puits de carbone artificiels sont mis en place par l’Homme, à partir des technologies de captage et de stockage de carbone (CCS) dont le but est d’extraire le CO2 pour les stocker dans des réservoirs géologiques. Le CO2 est directement prélevé depuis les industries les plus polluantes, en récoltant les fumées industrielles. On peut aussi prélever le CO2 directement présent dans l’atmosphère ou avoir recours à d’autres techniques de captage avec la géo-ingénierie.

‍

Comment fonctionne un puits de carbone ?

Le fonctionnement des puits de carbone est différent selon si l’on est en présence d’un puits de carbone naturel ou d’un puits de carbone artificiel.

Voyons d’abord comment se comportent les puits de carbone naturels. En ce qui concerne les sols et les forêts, ils capturent le CO2 grâce au phénomène de photosynthèse. L’énergie solaire aide à fixer le CO2 sous forme de matière organique. Les arbres se nourrissent du carbone, et rejettent de l’oxygène.

Pour les océans, le processus est un peu différent. Les océans captent et stockent le CO2 car le CO2 s’y dissout naturellement. Plus la température des fonds marins est basse, plus le CO2 peut se dissoudre facilement. Un second processus intervient aussi : la photosynthèse via le phytoplancton, une algue microscopique. Le CO2 est absorbé par ces micro-organismes qui le transforment ensuite en matière organique et en dioxygène.

Pour les puits de carbone artificiels, on parle de Captage et Stockage géologique du CO2. Ici, il s’agit de capter le CO2 lorsqu’il est produit par les usines et de l’injecter dans des réservoirs géologiques enfouis sous Terre. Pour ce faire, trois étapes sont nécessaires : le captage du CO2, son transport et enfin son stockage.

Il existe également la technique du captage du CO2 de l’air ambiant (Direct Air Carbone Capture and Storage DACCS) mais qui est une technique aujourd’hui moins répandue.

‍

Les réservoirs de carbone : importance pour l'équilibre climatique

Les puits de carbone ont l’immense avantage d’absorber plus de quantités de carbone qu’ils n’en rejettent. Sans eux, le cycle de carbone ne peut pas se dérouler correctement.

C’est depuis le Protocole de Kyoto que l’intérêt des puits de carbone a été consacré pour réduire la pollution industrielle et les émissions de gaz à effet de serre liées à l’activité humaine.

Sans ces puits, la concentration de CO2 atmosphérique augmenterait encore plus rapidement, ce qui contribuerait à accentuer les effets du changement climatique. Des symptômes comme l’élévation des températures, les phénomènes météorologiques extrêmes ou la montée du niveau de la mer en sont des exemples.

Ainsi, les récents rapports du GIEC sont unanimes : protéger les puits de carbone est une solution efficace au réchauffement climatique. Car aujourd’hui, les puits de carbone naturels sont mis à mal. Ils se dégradent plus vite. Certains sont endommagés par des pratiques agricoles trop intensives ou complètement détruits avec la déforestation. Il est donc nécessaire de lutter contre la déforestation ou l’acidification des océans pour permettre à ces écosystèmes naturels de continuer à capter le carbone.

‍

‍

Applications et potentiel des puits de carbone

Rôles écologiques des puits naturels

Au-delà de leur fonction de puits de carbone, les forêts, les mangroves, les océans ou encore les tourbières, en tant que puits de carbone, sont des réserves de biodiversité.

La forêt, par exemple, est constituée de nombreuses espèces d’animaux, de végétaux et de champignons. Les mangroves, au même titre, sont des écosystèmes riches pour les poissons, les espèces marines et les oiseaux. La préservation de ces habitats est essentielle.

En plus de leur rôle dans la biodiversité et le stockage du carbone, ces puits sont aussi des outils pour réguler le climat. En absorbant le CO2, ils contribuent à réduire l’effet de serre.

Ils ont aussi un rôle à jouer pour la régulation hydrologique. C’est-à-dire que les forêts et les sols agissent comme des régulateurs du cycle de l’eau. Ainsi, ils régulent les précipitations, participent à la recharge des nappes phréatiques et sont utiles pour prévenir l’érosion des sols.

Dans le même temps, les puits de carbone naturels fournissent tout un tas de services écosystémiques parallèles. Ils aident à purifier l’air et l’eau, ils participent au maintien des sols fertiles ou encore à réguler les maladies des cultures.

Enfin, les puits de carbone forestier sont utiles pour limiter les catastrophes naturelles comme les inondations ou les tempêtes. En effet, les arbres stabilisent les sols, régulent les cours d’eau et protègent les côtes de l’érosion naturelle.

‍

Contribution des puits de carbone technologiques

Pour développer des puits de carbone aussi efficaces et utiles que les puits de carbone naturels, des innovations se déploient.

Le captage direct de l’air (DAC), est par exemple un dispositif pour capter directement le dioxyde de carbone présent dans l’atmosphère. Il se distingue de la technologie de capture du CO2 (CSS) via les cheminées des usines ou des centrales électriques. À contrario, avec le captage direct de l’air, un épurateur avec un solvant liquide est utilisé pour se lier au CO2 dans les gaz de combustion. Puis, on utilise la chaleur pour libérer le CO2. Ce dernier est comprimé et transporté vers un lieu de stockage comme une formation aquifère saline.

Dans les deux cas, le DAC ou le CSS nécessitent de transporter et de stocker le CO2. Il peut aussi être valorisé directement pour diverses applications industrielles. On favorise alors l'économie circulaire : le CO2 collecté est directement réemployé.

Grâce à la capture du CO2, on peut ainsi produire des carburants synthétiques, des matériaux de construction ou encore de la matière première pour créer des produits chimiques.

Ainsi, les technologies de puits de carbone artificiels peuvent facilement équiper les industries pour mieux répondre à leurs besoins. En effet, le captage des émissions de dioxyde de carbone est idéal pour les industries les plus polluantes. En captant ce CO2, ces industries peuvent réduire leur impact carbone pour atteindre la neutralité carbone. On pense notamment à la production d’acier, de ciment ou d’énergie.

‍

Synergies entre puits de carbone et énergie renouvelable

Pour dessiner les contours d’une économie qui tend vers les émissions zéro carbone, il est possible d’envisager des synergies entre les puits de carbone et le développement des énergies renouvelables de deux façons différentes.

Les forêts, par exemple, en tant que puits de carbone, permettent d’absorber le dioxyde de carbone de l’atmosphère en le stockant dans leur biomasse et dans le sol. Puis, l’utilisation de cette biomasse forestière peut être possible avec la production d’énergie renouvelable. C’est ce qu’on appelle la bioénergie. Il s’agit d’une alternative verte aux énergies fossiles.

En imaginant une gestion plus durable des puits de carbone naturels, c’est-à-dire en diminuant la déforestation et en favorisant la croissance des arbres, il est possible de renforcer le potentiel de stockage de ces puits de carbone. Ils fournissent par ailleurs une source durable de biomasse pour la production d’énergie.

La deuxième façon de créer des synergies entre puits de carbone et énergie renouvelable est à travers l’utilisation du captage et stockage du carbone dans les centrales électriques à biomasse. Les centrales électriques peuvent utiliser des combustibles issus de la biomasse pour réduire leurs émissions de CO2. Puis, en capturant le CO2 émis lors de la combustion de la biomasse, ces installations peuvent permettre d’atteindre des émissions nulles, voire négatives.

‍

‍

Puits de carbone : défis et opportunités

Enjeux de la valorisation du CO2

La valorisation du CO2 fait ses preuves et s’apparente à une solution sérieuse pour tendre vers une économie neutre en carbone. Reste cependant à relever différents défis pour que les puits de carbone soient largement déployés.

D’abord, quelques défis techniques restent à lever. Le captage du CO2 à partir de l’air ambiant est une technologie encore émergente qui n’atteint pas à ce jour des rendements suffisamment intéressants par rapport aux coûts. La technologie doit s’affiner pour être plus rentable. L’autre défi technique majeur est celui d’un stockage sûr et permanent du CO2. Il faut trouver des sites potentiels sécurisés.

Les défis économiques majeurs sont ceux du coût de la mise en œuvre de dispositifs de puits de carbone artificiels. Les pays en voie de développement pourraient avoir du mal à s’emparer de cette innovation face aux coûts conséquents qu’elle représente. Pour densifier les projets, il faut également imaginer des incitations financières de la part des gouvernements.

Enfin, des défis sociaux demeurent. Le principal est celui de l’acceptation sociale des nouveaux projets de captage et de stockage du CO2. Les communautés locales peuvent être en défaveur de la création de puits de stockage car elles méconnaissent ces installations. Il convient donc de mener des campagnes d’informations sur la sécurité environnementale de ce type de site.

‍

L'avenir des puits de carbone

Les puits de carbone sont l’une des solutions pour décarboner l’industrie et nos modes de vie. Pour qu’ils continuent à être efficaces ces prochaines années, il faut d’abord tabler sur leur expansion. Les initiatives de reforestation ou de restauration des écosystèmes vont en ce sens. De plus, la mise en place de puits de carbone artificiels est une solution complémentaire pour faire grossir les réservoirs de carbone sur Terre.

Dans toutes les stratégies globales de réduction des émissions de CO2 imaginées et étudiées par les scientifiques, les puits de carbone ont un rôle essentiel à jouer. Ils permettent de compenser les émissions résiduelles difficiles à éliminer dans des secteurs très polluants (agriculture, industrie lourde). Ils peuvent aussi favoriser des émissions nettes négatives en stockant plus de CO2 que de CO2 émis.

Il est nécessaire de soutenir l’innovation continue dans ce domaine pour maximiser le potentiel des puits de carbone et surtout pour minimiser leurs coûts. Enfin, des mécanismes de financement et d’incitation sont à mettre en place pour intégrer durablement ces outils dans la lutte contre le changement climatique.

‍

En tant qu'entreprise, vous vous interrogez sur les solutions à mettre en place pour décarboner votre industrie ? Artis accompagne les industriels dans leur transition énergétique. Nous avons des solutions, contactez-nous !

‍