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                                                      LE PIÉGEAGE ET LE STOCKAGE DU
                                                                DIOXYDE DE CARBONE

	S O M M A I R E
	1.	Introduction  >...
	2.	Les sources de CO2 >...
		a. Sources naturelles >...
		b. Sources antropogéniques >...
		c. Corrélation zones d'émission/zones de piégeage >...
		d. Futures sources d'émission de CO2 >...
	3.	Piégeage du CO2 >...
		a. But du piégeage >...
		b. Problème du coût >...
		c. Purification, extraction du CO2 >...
		d. Procédés de piégeage du CO2 dégagé par un combustible fossile primaire >...
	4.	Stockage du CO2 >...
		a. Stockage géologique >...
			a-1. Réservoirs de pétrole et de gaz naturel >...
			a-2. Réservoirs salins profonds – Saumures >...
			a-3. Bassins houilliers inexploitables >...
			a-4. Capacité de stockage géologique >...
		b. Stockage océanique >...
			b-1. Mécanismes et techniques de stockage >...
			b-2. Coût du stockage océanique >...
		c. Carbonatation minérale >...
	5.	Transport du CO2 >...
		a. Transport par gazoduc >...
		b. Transport maritime >...
		c. Transport routier, ferroviaire >...
		d. Coût >...
	6.	Risques >...
		a. Stockage géologique >...
		b. Stockage océanique >...
		c. Transport & gazoducs >...
	7.	Potentiel économique du PSC en tant que mesure d'atténuation des changements climatiques >...
	8.	Cadres juridique et réglementaire du PSC >...
	9.	Liens utiles >...

1. Introduction
Avec l'ère industrielle et l'accroissement des activités humaines, la combustion des hydrocarbures fossiles s'est accélérée afin de soutenir la demande énergétique. Cette demande a entraîné une accumulation de certains gaz dans l'atmosphère (CO2 et méthane, entre autres). Le rythme naturel de transformation/destruction des gaz est trop lent pour éliminer ceux-ci. L'augmentation de la concentration du dioxyde de carbone (CO2) dans
l'atmopshère est en grande partie responsable du réchauffement de la planète, ainsi que du changement climatique. La concentration de CO2 s'est
accrue de 280 à 370 ppm avec cette ère industrielle (on l'estime à 1 000 ppm pour fin 2100 si aucunes mesures concrètes ne sont prises), tandis
que la Terre s'est réchauffée de 0,6°C. À ce rythme, le réchauffement planétaire sera de + 1,5 à + 6°c.

   Les activités humaines sont donc responsables de l'augmentation des émissions de CO2 (cf. tableau n°1). Aucune solution technique prise isolément ne permettra de réduire suffisamment la concentration des émissions de gaz à effet de serre pour parvenir à la stabilisation. Mais une gamme de mesures d'atténuation sera nécessaire.

Tableau n°1 Profil par ressources ou par activité industrielle des grandes sources fixes mondiales de CO2 qui libèrent
plus de 0,1 Mt de CO2 par an (source : GIEC, 2005, Piégeage et stockage du dioxyde de carbone).

   Il est à noter que les rejets de CO2 imputables aux secteurs des transport et des batiments (résidences, commerces) n'ont pas été pris
en considérationpour dresser ce tableau car ces sources sont relativement petites, mobiles, et qu'elles se prêtent mal au piégeage et
à l'entreposage.

   Une solution pour réduire ces émissions consisterait à développer des technologies capables de capturer le CO2 produit lors de la combustion des carburants d'origine fossile. Bien sûr, cette solution n'a de raison d'être que si les combustibles fossiles sont petit à petit remplacés par les énergies renouvelables (solaire, éolien, nucléaire, etc.). Une autre solution consisterait à augmenter le rendement énergétique (combustibles à moindre intensité de carbone).
La solution la plus attractive consiste à piéger et stocker le CO2. On parle de PSC (Piégeage et Stockage du CO2). Le dioxyde de carbone peut être stocké dans la terre (dans des formations géologiques, des champs de pétrole ou de gaz naturel, des couches de houille inexploitables), dans les océans (rejet direct dans la colonne d'eau de l'océan, fonds marins profonds), dans des carbonates minéraux ou inorganiques (stockage industriel). La figure 1 montre l'ensemble des solutions PSC envisageable aujourd'hui. Avec ces techniques, on pourrait piéger 85 à 95 % du CO2 traité dans une installation de piégeage¹ (cf. figure 2).

                       

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1 Une centrale électrique équipée d'un système PSC (et susceptible de procéder à un stockage océanique ou géologique) aurait besoin
d'environ 10 à 40 % d'énergie de plus qu'une centrale de rendement équivalent sans PSC. La réduction des émissions de CO2
dans l'atmosphère serait d'environ 80 à 90 %. À noter qu'une système de PSC avec stockage sous forme de carbonates minéraux
nécessiterait de 60 à 180 % d'énergie de plus qu'une centrale de rendement équivalent sans PSC.

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2. Les sources de CO₂

   a. Sources naturelles
   Les sources naturelles d'émissions de dioxyde de carbone dans l'atmosphère sont :

   – d'origine volcanique (éruptions, dégazage de magma à proximité des fissures volcaniques) ;

   – d'origine hydrothermale (dégazage de CO2) ;

   – d'origine phréatique (explosions) ;

   – d'origine lagunaire (lacs à l'eau supersaturée en CO2) ;

   – d'origine sédimentaire (bassins contenant du CO2 d'une pureté > 90 % ; zone de faible activité tectonique
       ou volcanique ; l'évasion aérienne du CO2 est due à une surpression, à des fissures dans la roche, à une
       porosité de celle-ci).

   Impact des bassins sédimentaires de CO2
   Il existe de nombreux « champs » de CO2 au cœur des bassins sédimentaires, ce depuis des millions d'années. La plupart sont piégés par la roche. Les accidents naturels d'émission de CO2, lorsqu'ils surviennent, ont un énorme impact sur l'écosystème local. L'impact est moins important que dans les régions soumises à un régime volcanique. Le plus souvent, le dioxyde de carbone relâché dans l'air est dispersé par les vents. Dans ce cas, il s'avère moins dangereux que lors d'une accumulation et d'une évasion soudaine.
   En France, du CO2 dissout naturellement dans la roche peuvent émerger sous forme de composés carbonés dans l'eau de source. Cette eau est exploitée par de nombreuses sociétés renommées. Dans ce cas, le CO2 s'avère un bienfait pour l'économie et les vendeurs d'eau pétillante.
   Dans de nombreuses régions du monde (ex. : Islande, plateau du Colorado, Hongrie) les geysers (eau chaude rejetée dans les airs, avec du CO2, due à surpression dans l'aquifère) sont devenus des attractions touristiques.

Éruption volcanique au mont St. Helens (état de Washington, États-Unis d'Amérique),
le 22 juillet 1980  (Reproduced by permission of © John McCann,
http://www.scienceclarified.com/Vi-Z/Volcano.html)




Le 21 août 1986, l'éruption lagunaire de CO2
du lac Nyos (Cameroun) tue 1746 personnes. Dans l'atmosphère,
1,24 millions de tonnes de CO2 sont rejetées.

Nappe d'eau éruptive de CO2 (maufette), bassin d'Eger (Bublák, république Tchèque)
(© UFZ, Umwetforschungzentrum, Leipzig, http://www.ufz.de/index.php?en=6141)

   b. Sources antropogéniques
   Les émissions de CO2 dues aux activités humaines sont surtout produites lors de la combustion de matière fossiles dans divers secteurs :

   – production d'électricité ;

   – transformation industrielle ;

   – bâtiments commerciaux et résidentiels ;

   – fabrication du ciment ;

   – production d'hydrogène ;

   – production d'énergies diverses (y compris la combustion de biomasse) ;

   Les émissions dues à l'utilisation de combustibles fossiles s'élevaient (2000) autour de 23,5 GtCO2/an. Près de 60 % provenaient de grandes sources fixes (cf. figure 3, c.). Bien que réparties sur la totalité du globe terrestre, les émissions sont particulièrement concentrées dans quatre régions :
   – l'Amérique du Nord (Centre-Ouest et Est des États-Unis d'Amérique) :

   – l'Europe (Nord-Ouest) ;

   – l'Asie de l'Est (côté Est de la Chine) ;

   – l'Asie du Sud (sous-continent indien).

   Près de 2 % des émissions de CO2 produits (sources industrielles) présente des concentrations supérieures à 95 %. Il s'agirait là de très bon « candidats » pour une mise en œuvre du PSC.
   Les deux figures présentées ci-dessous montrent les répartions géographiques des émissions mondiales de CO2, ainsi que les émisions par secteurs (source : AIE, CO2 Emission from fuel Combustion, 2002).

   Les deux figures suivantes présentent la répartition mondiale des émissions de CO2 dues aux industriese,
et les mêmes émissions par type d'industries (source : AIEG,« Building the Costs Curves for CO2 storage. Part 1: sources of CO2 »,
report number PH4/9, IEA GHH R&D programme)

   c. Corrélation zone d'émissions/zone de piégeage
   La distance qui sépare le lieu d'émission de CO2 de sa zone de stockage détermine l'intérêt de mettre en œuvre le PSC. La figure 3 permet de localiser les principales sources à l'échelle planétaire. Cette figure est à rapprocher de la figure 4, laquelle localise les différents bassins sédimentaire du globe. On note une bonne corrélation entre les principales sources d'émissions et les éventuels bassins de stockage (distance < 300 km). Mais l'inconnue majeure réside
dans la qualité de ces bassins-réservoirs. Une analyse géologique poussée de ceux-ci doit être entreprise.

   d. Futures sources d'émissions de CO2
   Dans son Rapport spécial sur les scenarii d'émissions (RSSÉ ; rapport disponible ici), le GIEC a analysé six différents scénarios d'émissions mondiales
de CO2. Jusqu'en 2050, le nombre de sources d'émission liées à la production d'électricité devrait croître fortement, notamment en Asie du Sud et de
L'Est. En revanche, un léger recul pourrait survenir en Europe. La proportion de sources d'émission à forte et basse teneur en CO2 dépendra de la
taille et du rythme de constructions d'installations qui permettront la gazéification-liquéfaction de l'hydrogène, ou d'autres matières liquides et
gazeuses. Plus ces installations seront nombreuses et plus il y aura de sources d'émission à concentration élevée qui se prêteront techniquement
au piégeage.
   Le piégeage serait de 2,6-4,9 GtCO2 en 2020 à 4,7-37,5 GtCO2 en 2050.

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3. Piégeage du CO2
Le principe est de capturer le CO2 contenu dans les effluents (fumées) rejetés par les infrastructures industrielles. Selon le type
d'industrie concernée, la teneur de CO2 dans ces fumées peut aller jusqu'à 20 %. Ces fumées seraient capturées puis comprimées à haute pression.
Les figure 9 & 3 donnent un aperçu fontionnel du principe de piégeage du dioxyde de carbone. Ce principe serait particulièrement adapté aux
centrales électriques ainsi qu'aux autres procédés industriels à grande échelle qui s'avèrent les meilleurs candidats au PSC. La technique de
piégeage est une technologie déjà employée pour traiter le gaz naturel.

   a. But du piégeage :
   Il est de produire un flux concentré de CO2 (en capturant les fumées) à haute pression qui puisse être acheminé aisément vers un lieu de stockage.

   b. Problème de coût :
   Le coût énergétique de transport et de stockage d'un courant gazeux renfermant du CO2 est élevé. Il est donc nécessaire que le flux transporté
et stocké soit quasiment pur (ou le plus pur possible).

   c. Purification, extraction du CO2 :
   Le CO2 est séparé du flux gazeux dans des usines, notamment celles de transformation du gaz naturel et de l'ammoniac.

   d. Procédés de piégeage du CO2 dégagé par un combustible fossile primaire :
    Les procédés de piégeage sont au nombre de trois (cf. figures 5 & 6):

      – procédé de postcombustion : capture du CO2 dilué dans les fumées de combustion (3 à 15 % de CO2 capturé en volume) ;
          le piéagage s'effectue à l'aide d'un solvant liquide (en général des amines) ;

      – procédé de précombustion : l'objectif est de capturer le carbone avant combustion lors du processus de fabrication du combustible
          (15 à 60 % de CO2 capturé en volume sec) ;

      – procédé d'oxycombustion : le but est de générer une fumée concentrée à 90 % de CO2 en réalisant une combustion à l'oxygène pur
          (> 80 % de Co2 capturé en volume).

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4. Stockage du CO2

   a. Stockage géologique
   Jusqu'à présent, trois sortes de formations géologiques ont été l'objet d'investigations poussées afin de pouvoir y emprisonner du CO2. Il s'agit :

   – des gisements de pétrole et de gaz naturel ;

   – des formations salines profondes ;

   – des veines de charbon inexploitables.

   Le principe de stockage consiste à injecter dans ces diverses formations géologiques (au cœur de la roche souterraine) du CO2 de haute densité.
   Les formations géologiques poreuses qui renferment ou qui ont renfermé des fluides tels le gaz naturel, du pétrole ou des saumures, peuvent également servir de lieu de stockage. Ces formations se trouvent dans des bassins sédimentaires situés sur la terre ferme ou en mer. Si la perméabilité de ces couches le permet, ces zones pourront être exploitées (cf. figure 7). Les gisements de houille qui n'ont pas pu être exploités pourraient aussi être utilisés.

    a-1. Réservoirs de pétrole et de gaz naturel
   Ceux-ci sont des réservoirs poreux dont l'étanchéité, vis-à-vis de la surface terrestre, est assurée par'une importante couche
de roche qui les surmonte. D'ici quelques décennies, la plupart de ces réservoirs seront épuisés, donc disponibles pour le stockage du CO2. Nombre de
de réservoirs le sont déjà. Les avantages du stockage dans ceux-ci sont les suivants :

   – faible coût d'exploration ;

   – réservoirs parfaitement étanches, dûment équipés et opérationnels ;

   – le comportement « géologique » de ces réservoirs est parfaitement connu ;

   – possiblilité d'utiliser les équipements de production d'hydrocarbures pour transporter et injecter le CO2.


   a-2. Réservoirs salins profonds – Saumures
   Il existe un grand nombre de strates d'eau (aquifère) à même d'être utilisées pour stocker le CO2. L'eau de ces strates, salée, est impropre à la consommation. Du CO2 pourrait y être injecté et partiellement dissout. Les réactions chimiques avec les minéraux pour former des carbonates y seraient extrêment lentes, rendant ce stockage fiable à long terme.

   ex. : Depuis 1996, un million de tonnes de CO2 est injecté sous la Mer du Nord (secteur norvégien) dans un réservoir salin (à une profondeur de 1000 mètres), parallèlement à l'exploitation au même endroit d'un gisement de gaz (Sleipner Vest).

Au-dessus du gisement de gaz du Sleipne Vest (Mer du Nord), lieu
de stockage de CO2 (© Statoil, site Internet)

   a-3. Bassins houilliers inexploitables
   Ces réservoirs s'avèrent très prometteurs. Le CO2 injecté pourrait être absorbé par le charbon puis stocké là indéfiniment. Autre avantage, le charbon absorbe en volume deux fois plus de CO2 que de méthane. On pourrait donc profiter de la capture et du stockage du CO2 pour utiliser le CH4 libéré.

   ex. : Un étude d'exploitation d'un bassin de CO2-CH4 est en cours de réalisation entre l'Alberta Research Council et l'IEA Greenhouse Gas R&D Programme.

   a-4. Capacité de stockage géologique
    L'IEA Greenhouse Gaz R&D Programme a réalisé une estimation du stockage des émissions de CO2 en fonction du lieu (cf. tableau n°2). Une liste des différentes sites qui ont fait, ou font l'objet, d'études de stockage de CO2 est dressée dans le tableau 3. Enfin, le tableau 4 dresse une liste des avantages et des inconvénients du stockage géologique.

Tableau n°2 Capacité de stockage du CO2 par des réservoirs naturels (©IEA Greenhouse Gas R&D Programme, 2001,
Putting carbon back into the ground).

Tableau n°3 Sites pour lesquels des opérations de stockage du CO2 ont été réalisées, sont en cours ou sont prévues
au sein de projets pilotes ou d'applications commerciales à grande échelle (source : GIEC, 2005, Piégeage et stockage
du dioxyde de carbone).

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* RAMCH : Récupération assistée de méthane dans une couche de houille. Le CO2 est
utilisé pour accroître la récupération du méthane présent dans une couche
de houille inexploitable grâce à l'adsorption préférentielle du CO2 sur la
houille.

Tableau n°4 Avantages et inconvénients du stockage géologique (source : Capture et stockage du CO2 : contraintes
et progrès, IFP-Total, 19th World Energy Congress, Sydney, Australie, 5-9 septembre 2004).

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* EOR : Enhance Oil Recovery ; EGR : Enhance Gas Recovery

   b. Stockage océanique
   L'autre forme de stockage est océanique. Le but est d'injecter le CO2 dans les océans (CO2 capturé dans des sites industriels, usines...) à une profondeur de 1 000 mètres. La majeure partie du CO2 serait ainsi isolée de l'atmosphère pendant des siècles. Les figure 8 et 9 présentent cette méthode de stockage. Le « réservoir océanique » est bien supérieur au « réservoir » terrestre
   Le dioxyde de carbone pourrait être acheminé à l'aide d'un gazoduc immergé ou bien d'un navire jusqu'à l'endroit choisin puis injecté dans la colonne d'eau ou déposé au fond de l'océan. Le gaz dissous et dispersé s'intégrerait ensuite dans le cycle global du carbone. Jusque-là, aucun test n'a été réalisé pour démontrer la faisabilité de ce piégeage, malgré quelques expériences de taille modeste.

   b-1. Mécanismes et techniques de stockage
   Les océans occupent 70 % de la surface du globe terrestre et leur profondeur moyenne est de 3 800 m, en moyenne. Le CO2 étant soluble dans l'eau, des échanges entre l'atmosphère et la surface des mers etdes océans se produisent naturellement, jusqu'à ce qu'un équilibre soit atteint. Si les concentrations dans l'atmosphère augmentent, les océans absorbent plus de gaz. Depuis 200 ans, les océans ont emmagasiné 500 Gt de CO2 des 1 300 Gt de CO2 rejetées dans l'atmosphère par les activités humaines. L'excédent de CO2 dû à ces activités (la concentration de CO2 est passée de 280 ppm, ère pré-industrielle, à près de 370 ppm) n'est assimilé que très lentement par les océans. Le dioxyde de carbone stocké naturellement est localisé dans les couches supérieures des eaux océaniques. Sa présence abaisse le pH à la surface des eaux. Selon les prévisions, les océans devraient absorber la majorité du CO2 rejeté dans l'atmosphère. Il n'existe aucune limite théorique à la quantité de CO2 stockable. Pour stabiliser les concentrations atmosphériques de CO2, les océans devraient renfermer entre 2 000 à 12 000 Gt. On peut considérer cette valeur comme une limite à la capacité de stockage. Parallèlement à cette limite, des problèmes environnementaux liés à l'augmentation du pH interviendraient. Le tableau 5 permet de se faire une idée précise des « délais » de retenue du CO2 par les océans en fonction de la profondeur d'injection. La proportion retenue tend à augmenter lorsque l'injection se fait à une plus grande profondeur. Pour accroître la rétention de CO2, une solution consisterait à former des hydrates solides ou des lacs liquides de CO2 au fond des océans, ceci en dissolvant des minéraux alcalins (comme le calcaire) ; avec cette solution, l'acidité serait neutralisée et le pH maîtrisé. Bien que cette technique soit intéressante (la durée de stockage serait de 10 000 ans, avec une modification minime du pH et de la pression partielle du CO2) elle nécessiterait une grande quantité de calcaire et la manutention consommerait beaucoup d'énergie.

Tableau n°5 Proportion de CO2 retenue dans les océans après 100 ans d'injection continue à trois profondeur différentes,
basée sur sept modèles océaniques (source : GIEC, 2005, Piégeage et stockage du dioxyde de carbone).


   Nota bene : i) La figure ci-dessous permet de faire une comparaison entre le cycle du carbone avant l'industrialisation du globe et les années 1980-90.
Les chiffres mentionnés pour les réservoirs sont en GtC, ceux pour les flux en GtC/an.

(Source : IEA Greenhouse Gaz R&D Programme, 2002, Ocean Storage of CO2,
Nature, U. Siegenthaler and J.L. Sarmiento, 1993, Atmospheric carbon dioxide
and the sea, Nature, 365:119, © 1993, MacMillan Magazine, Limited)

     ii) Des modèles de prédiction du cycle du carbone ont été développés. Celui crée par l'Institut Max Planck (Hambourg, Allemagne ; site Internet) a permis de faire une estimation du temps qu'il fallait au CO2 pour retourner dans l'atmosphère, en fonction du lieu, s'il est stocké à une profondeur de 900 – 1 500 m (Bacastow and Dewey, 1996, Effectiveness of CO[2] sequestration in the post-industrial ocean, Energy conversion and management, vol. 37, no 6-8 (9 ref.), pp. 1079-108).

   b-2. Coût du stockage océanique
   Même si ce procédé n'a jamais été mis en œuvre diverses études ont été menées afin d'estimer les coûts de tels projets de stokage au fond des océans ou dans les grands fonds (cf. tableau n°6). Ce coût ne prend pas en compte le piégeage et l'acheminement du CO2 jusqu'à la côte, en revanche il inclut le transport par navire ou par gazoduc en mer, à quoi s'ajoute l'énergie requise. Pour de courtes distances, le gazoduc fixe s'avère la solution la moins coûteuse. Si les distances augmentent, le déversement par un navire en mouvement ou le transport jusqu'à une plate-forme est le plus intéressant.

Tableau n°6 Coût du stockage dans les océans à plus de 3 000 m de profondeur (source : GIEC, 2005, Piégeage et stockage du dioxyde de carbone).
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* L'injection est réalisée à une profondeur de 2 000 – 2 500 m
dans le cas d'un navire en mouvement.

   c. Carbonatation minérale
   La technique de carbonatation minérale consiste à fixer le CO2 au moyen d'oxydes alcalins et alcalino-terreux (comme l'oxyde de magnéisium, MgO, ou l'oxyde de calcium CaO) présents à l'état naturel dans les roches silicatées (ex. : serpentine, olivine).
   La carbonatation minéale produit du silicate et des carbonates qui sont stables sur de longues périodes. Ceux-ci peuvent être stockés dans des mines de silicates, puis réutilisés en temps voulu (cf. figure 10). L'exploitation de ce procédé est limité par les réserves de silicates, ainsi que par des questions environnementales dues au volume des rejets.
   L'énergie requise pour la carbonatation représenterait de 30 à 50 % de la production de la centrale de piégeage. En prenant en compte le système de piégeage du CO2, un système de carbonatation minérale entraînerait une hausse de la consommation d'énergie de 60 à 180 % par kWh produit par rapport à une centrale électrique de référence (sans PSC).
   La cinétique naturelle du processus de carbonatation est lente (plusieurs millions d'années). Dans le cadre d'une minéralisation industrielle du dioxyde de carbone, le temps de réaction devra être réduit à quelques heures, tout en diminuant au mieux l'énergie nécessaire. Les recherches actuelles sont orientées sur ces différents points.

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5. Transport du CO2
Une fois piégé, le CO2 doit être transporté vers son lieu de stockage (dans le cas où l'installation de piégeage ne se situe pas directement sur une formation géologique adaptée). Le CO2 est le plus souvent acheminé par gazoduc, technologie parvenue à maturité grâce à l'exploitation des gisements de gaz naturel et de pétrole. Le CO2 est transporté sous forme gazeuse ou liquide. Il peut aussi être transporté par voie routière, ferroviaire ou maritime dans des citernes adaptées.

   a. Transport par gazoduc
   Le premier gazoduc de transport sur longue distance du CO2 a été mis en service au début des années 1970 aux États-Unis d'Amérique (Texas, Permian Basin). Depuis, ce gazoduc s'est aggrandi et s'étire sur plus de 3 900 km (gazoduc de CO2-EOR). Il véhicule chaque anné près de 25 MtCO2/an entre différents zones localisées au Texas (McElmo Dome, Sheep Mountain, Bravo Dome), où le gaz sert à la RAP (Récupération Assistée de Pétrole). Au total, c'est 40 MtCo2 qui circulent par an par gazoduc aux États-Unis d'Amérique.

Le gazoduc Central Basin (Texas & Nouveau-Mexique),
propriété de la Kinder Morgan CO2 Company (site Internet).
La plus longue portion fait 650 km de long (Sheep Mountain pipeline).

   b. Transport maritime
   La voie maritime peut s'avérer dans certains cas plus économique que l'utilisation d'un gazoduc, en particulier pour de très longues distances. Le CO2 peut être transporté de la même manière que le GPL (à 0,7 MPa). Les navires d'aujourd'hui sont au point pour réaliser ce transport.

Exemple de vaisseau susceptible de transporter
du CO2 (ici, LNG-Carrier) vers une plate-forme,
ou une zone d'injection.

Tableau n°7 Caractéristiques de stockage de CO2 à l'état liquide dans un navire transporteur.

   c. Transport routier, ferroviaire
   L'utilisation de camions et de wagons citernes est tout à fait envisageable. Le CO2 serait stocké à une température de –20°C et à une pression de 2 Mpa. Ce mode de transport s'avère économique uniquement sur des distances courtes.

   d. Coût
   Les figures 11 et 12 permettent de se faire une idée sur le coût du transport de CO2 en fonction du mode de transport utilisé. Dans le cas des gazoducs, le coût varie en fonction de l'encombrement des conduits (terre ferme, mer, montagnes, fleuves, sol gelé). Ces derniers peuvent doubler le coût par unité de longueur. À noter que la compression du gaz, qui s'avère nécessaire pour des longs trajets, n'a pas été comptabilisée.

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6. Risques
   a. Stockage géologique
   Le CO2 est un asphyxiant. Bien qu'il soit plus lourd que l'air, son stockage dans des couches géologiques impose des règles de sécurité. Du CO2 piégé sous terre peut s'échapper par suite d'une fissure dans la roche, une porosité modifiée, des déplacements légers des strates géologiques, d'un séisme. Tous ces risques doivent donc être pris en compte pour la sécurité environnementale et humaine. Il est également important de s'assurer que le gaz stocké pour une longue durée dans la roche ne puisse s'échapper qu'à des taux très faible sans avoir d'impact sur le climat. Comme nous l'avons vu, des bassins d'exploitation de gaz naturel et de pétrole seraient utilisés pour stocker le CO2 ; il faut être sûr du comportement de ces bassins une fois le gisement en exploitation épuisé, ou sur le point de l'être.
   Pour ce qui est du stockage dans des saumures (aquifère), le manque cruel d'informations (en comparaison des gisement de gaz) impose que des campagnes d'études soient lancées afin de les caractériser (cf. figure 13).

  
   b. Stockage océanique
   Comme nous l'avons vu plus haut, dissoudre du CO2 dans l'océan fait baisser le pH de l'eau (en raison de la formation de bicarbonate et d'ions carbonés). On sait que la baisse du pH a un effet néfaste sur les animaux marins*. Qu'en sera-t-il de cet impact si la séquestration du CO2 dans les océans devient effective ? Les effets du CO2 sur les organismes marins ont surtout été étudiés sur des espèces qui vivent près de la surface des océans. Une baisse du taux de calcification, de la reproduction, de l'apport d'oxygène dans l'appareil circulatoire et de la mobilité ainsi q'une augmentation de la mortalité dans le temps ont été relevés. Cez certains organismes, ces conséquences ont été observées pour de faibles ajouts de CO2.
   L'importance de la concentration de carbone non-organique dissous (DIC) présent à la surface des eaux est le résultat des rejets importants de CO2 dans l'atmosphère. Des calculs ont montré** que le pH de la surface des eaux avait globalement baissé de 0,1. Des simulations réalisées à l'aide de modèles numériques ont montré que si du CO2 était injecté à une prodonfeur de 3 000 mètres sur sept cites, l'augmentation du pH serait de 0,4 dans environ 1 % du volume des océans.
   Selon le GIEC, l'injection de quelques gigatonnes de CO2 modifierait de manière sensible la chimie des eaux dans la zone concernée, tandis que l'insertion de centaines de gigatonnes produirait des changements plus marqués dans la zone environnante, suivis de modifications mesurables dans le volume de l'océan.

   En l'état actuel, les risques que présente le stockage dans les océans sont très peu étudiés. De graves lacunes sont à combler quant aux répercussions sur le milieu naturel d'injection de CO2 dans les profondeurs océaniques. Il est essentiel d'étudier sur des périodes longues la réaction des systèmes biologiques. De plus, il est nécessaire de mettre au point des techniques permettant de détecter et surveiller les panaches de CO2, ainsi que leurs effets sur les plans biologique et chimique.
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* Knutzen J. « Effects of decreased pH on marine organismes », Marine Pollution Bulletin, 12: 25-29, 1981.
** Haugan P.M. « Effects of CO2 on the ocean environment », Energy Convers. Mgmt. 37, 1019-1022, 1996.

   c. Transport & gazoducs
   De nouvelles normes devraient être établies pour les gazoducs de CO2 (à l'image de celles existant pour le gaz naturel). Le passage d'un gazoduc de CO2 dans une zone habitée pourrait nécessiter d'abaisser la teneur maximale en sulfure d'hydrogène. De même, il faudrait se prévaloir de toute surpression et mettre en place un système de détection des fuites. Même si les dépertions à partir des gazoducs sont faibles, du CO2 pourrait s'échapper dans l'atmosphère. Le CO2 étant très corrosif lorsqu'il est chargé d'humidité, les conduits utilisés devraient être en alliage résistant et l'intérieur composé d'un alliage ou d'un polymère continu (ex. : dans le cas d'un navire transporteur dont les réservoirs sont faits d'un alliage carbone-manganèse, les rejets totaux dans l'atmosphère pour 1 000 kilomètres sont de 3-4 %).

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7. Potentiel économique du PSC en tant que mesure d'atténuation des changements climatiques
L'évaluation de ce potentiel repose sur des modèles énergétiques et économiques qui envisagent que les moyens PSC mis en œuvre permettront de stabiliser les concentrations de CO2 dans l'atmosphère. Les textes publiés indiquent qu'en l'absence de mesures de limitation de CO2, il n'existe que des débouchés restreints pour les techniques de PSC dans les cas suivants :

   – piégeage à partir de sources peu coûteuses et de grande pureté ;

   – transport sur de courtes distances (< 50 km) ;

   – stockage dans une application à valeur ajoutée de type RAP (Récupération Assistée de Pétrole).

   Les modèles indiquent que le PSC serait compétitif si on le compare à d'autres options d'atténuation à grande échelle, comme l'énergie nucléaire et les sources dites renouvelables. L'ajout de PSC, dans ces études, pourrait permettre de réduire le coût de la stabilisation de 30 % voire plus (cf. figure 14).

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8. Cadres juridique et réglementaire du PSC
Les dispositions juridiques et réglementaires actuelles dans le cas où le PSC serait utilisé à grande échelle, sont insuffisantes. Aucun cadre de référence permettant de faciliter la mise en œuvre des techniques de stockage géologique qui tiendrait compte des responsabilités associées à long terme n'existe. De même, des restrictions juridiques pourraient être imposés à l'injection de CO2 dans le milieu marin. De graves lacunes existent quant aux méthodes d'inventaire et de comptabilisation des émissions.
   Il existe plusieurs traités (dont la Convention de Londre* et la Convention OSPAR**) qui pourraient s'appliquer à l'injection de CO2 dans le sous-sol océanique ou dans les océans.
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* Convention sur la prévention de la pollution des mers résultants de l'immersion de déchets et autres matières (1972)
et Protocole de Londres (1996) qui n'est pas encore entré en vigueur.
** Convention pour la protection du milieu marin de l'Atlantique nord-est, adoptée à Paris (1992).
OSPAR est l'abrévation d'Oslo-Paris.

9. Liens utiles

Alberta Research Council – ARC
http://www.arc.ab.ca




IEA Greenhouse Gas R&D Programme
http://www.ieagreen.org.uk



CO2 NORWAY
http:/www.co2.no




DNV Managing Risk
http://www.dnv.com




CO2 Capture and Storage – Cooperative research for greenhouse gas technologies
http://co2captureandstorage.info




ECN – Energy research Center of the Netherlands
http://www.ecn.nl/publications




Institut Max Planck
http://www.mpg.de




Kinder Morgan CO2 Compagny
http://www.kindermorgan.com




Satoil
http://www.statoil.com




WOCE – World Ocean Circulation Experiment
http://woce.nodc.noaa.gov/wdiu

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