Le CO2 dans l’atmosphère agit comme une couverture, elle retient la chaleur, provoquant un changement climatique sur la Terre. C’est pourquoi les humains doivent cesser d’émettre du CO et des excès de CO le plus rapidement possible2 l’élimination de l’atmosphère est chimique ingénieur Rose Sharifian. Et selon elle, la meilleure façon d’y parvenir est de le retirer de l’eau, et non directement de l’air.
Sharifian a obtenu son doctorat de la TU Delft en 2022 sur l’élimination du CO2 à partir de l’eau de mer par électrochimie. Depuis 2021, elle est directrice technique de SeaO2, la start-up avec laquelle elle met en pratique sa méthode.
Nous nous retrouvons au milieu de l’Afsluitdijk, où elle montre le prototype de SeaO2 dans un hangar bleu. Son idée fonctionne aussi en pratique : une tonne de CO2 Cette installation permet d’extraire de l’eau de mer chaque année. La première étape vers le passage à l’échelle est prévue cet automne : une installation pilote qui produira 250 tonnes de CO par an2 peut filtrer.
Capture directe de l’océan (DOC), comme « aspirer » le CO2 appelée de l’eau de mer, est la sœur cadette de capture directe de l’air (CAD). DOC et DAC en sont des exemples captage du carbonedes technologies qui devraient réaliser ce que les arbres font naturellement : éliminer le CO2 de l’atmosphère.
DAC est en chantier depuis une quinzaine d’années maintenant et les sociétés DAC sont en train de se développer. De grandes installations ont été construites entre autres en Islande et aux États-Unis, dont la plus grande produit désormais 36 000 tonnes de CO.2 peut être retiré de l’air par an. Cela ne représente encore qu’une fraction des émissions mondiales – à elles seules Les Pays-Bas émettront 122 millions de tonnes de CO en 20232 dehors.
DOC vient tout juste de démarrer. Les start-up qui y travaillent travaillent sur des prototypes et des installations de test. Éliminer le CO2 l’eau de mer crée un espace pour une nouvelle absorption de CO2 à l’improviste, c’est l’idée. Tout comme une éponge pressée a de la place pour absorber à nouveau le liquide.
La concentration de CO2 dans l’eau est 150 fois supérieure à celle de l’air. Cela facilite le retrait
Cela ressemble à un détour, travailler avec de l’eau pour atteindre quelque chose dans les airs. « Ce n’est pas ça », dit Sharifian. « La concentration de CO2 dans l’eau est 150 fois plus élevée que dans l’air. Cela facilite sa suppression et le processus est également plus simple.
Cette simplification est due au fait que la « capture » du CO2les molécules peuvent être ignorées. « Si votre CO2 Si vous souhaitez l’éliminer de l’air, vous devez d’abord l’absorber dans une solution. C’est pourquoi le DAC utilise d’énormes ventilateurs pour souffler l’air au-delà des substances chimiques où se trouve le CO.2 reste allumé. Il est ensuite généralement retiré de cette solution par chauffage », explique Sharifian. « Le CO est dans l’eau2 Il ne s’agit pas d’un gaz séparé, mais il est lié, par exemple, à des ions bicarbonate, à des ions carbonate et à du dioxyde de carbone. Il a donc déjà été capturé, il suffit de le relâcher et de l’emporter.
Un verre de coca
Ce relâchement peut être illustré en regardant un verre de cola, où le CO2 sous forme de dioxyde de carbone. Ajoutez un peu de vinaigre dans le verre et les bulles disparaîtront immédiatement. SeaO2 fait quelque chose de similaire en ajoutant de l’acide à l’eau de mer. À l’aide d’un aspirateur, ils éliminent le CO libéré2 désactivé.
L’acide nécessaire provient de l’eau de mer elle-même et est créé lors d’un processus électrochimique. En guidant un peu d’eau de mer le long d’une membrane bipolaire sous tension, les molécules d’eau se brisent (H2O) dans l’eau en une partie basique (OH–) et une partie acide (H+).
L’espace de l’entrepôt bleu où SeaO2 travaille à briser les molécules d’eau ressemble à un espace de laboratoire : des boîtes, des jerrycans et des racks à trois étages le long du mur sur lesquels se trouvent des appareils connectés via un enchevêtrement de tubes. Il y a un baril sur le sol, contenant un liquide alcalin, comme le montre un morceau de ruban adhésif pour peintre avec de l’« hydroxyde de sodium » dessus.
«La membrane que nous utilisons pour le processus électrochimique est à vendre», explique Sharifian en faisant glisser un paquet hors du rack et en sortant une fine feuille beige de 50 centimètres sur 50. « Notre inventivité réside dans la manière dont nous l’utilisons. »
SeaO2 utilise avec gratitude la technologie de l’une des autres start-up basées dans l’entrepôt : Redstack. Redstack produit de l’électricité en mettant en contact l’eau douce et l’eau salée à travers les couches empilées d’une membrane. SeaO2 a sa propre variante de la « pile ». « Il contient cinquante couches très fines de notre membrane. Comme une lasagne », explique Sharifian. « De cette façon, nous fournissons une grande surface sur laquelle la réaction avec les molécules d’eau peut avoir lieu avec une demande d’électricité relativement faible. »
Pour la deuxième partie du processus, nous marchons de l’autre côté de l’entrepôt. La séparation réelle du CO2 se déroule sur un haut échafaudage en bois doté de larges cylindres transparents et de tuyaux en PVC gris. Ici, l’acide qui vient d’être obtenu est ajouté à de l’eau de mer ordinaire et le CO libéré est éliminé à l’aide d’une pompe à vide.2 évacués sous forme gazeuse via les canalisations PVC. Le prototype peut traiter deux à trois mètres cubes d’eau de mer par heure.
Sharifian ne veut pas entrer dans les détails de la conception du « dégazeur », haut de plusieurs mètres et composé de différentes parties où la même chose semble se produire. « C’est ce que nous avons imaginé nous-mêmes. Vous pouvez également le concevoir différemment, mais notre objectif est de le rendre le plus économe en énergie possible, tant au niveau du composant électrochimique que du pompage. C’est ainsi que nous sommes arrivés à cette configuration.
Dans la dernière étape du processus, l’eau alcaline est rajoutée au reste afin que le pH naturel soit restauré. Ensuite, tout retourne d’où il vient : la mer. Le CO2 devra être stocké sous terre ou réutilisé en surface, par exemple comme carburant vert – SeaO2 ne se concentre pas encore sur cette partie de l’opération, mais cet aspect joue un rôle lors de la recherche d’emplacements possibles pour une installation.
Avec nous dix
Sharifian et ses collègues de SeaO2 – ils sont dix – ne sont pas les seuls à croire que l’océan est la clé pour éliminer le CO2 de l’atmosphère. Aux Etats-Unis, les start-up Equatic et Captura travaillent sur une technologie DOC similaire. «Pendant mon doctorat, j’ai travaillé avec le fondateur de Captura», explique Sharifian. «Maintenant, nous sommes des concurrents. Tous ceux qui travaillent là-dessus essaient de faire leur propre truc pour être aussi efficaces que possible. Nous nous concentrons sur l’optimisation des processus, d’autres sur les matériaux comme les membranes.
Autres initiatives pour le CO2-retrait de l’océan (également appelé élimination du dioxyde de carbone marin (mCDR)) impliquent de stimuler la croissance d’algues ou d’algues et une approche qui amélioration de l’alcalinité des océans est évoquée, où la capacité de l’océan à absorber le CO2 l’absorption est augmentée par l’épandage de calcaire ou d’olivine, qui réagit avec le CO2.
Sharifian espère que son entreprise produira 1 million de tonnes de CO d’ici 20302 peuvent être supprimés, avec une consommation d’énergie de 1 500 kilowattheures par tonne. « Nous sommes désormais bien plus élevés, mais il n’est pas juste que la technologie s’intéresse uniquement à ce qui se fait en laboratoire. Cela deviendra rapidement plus efficace à plus grande échelle. Cela coûterait alors moins de 200 euros la tonne. Elle espère également un « pump pooling » avec, par exemple, des installations de refroidissement, pour lesquelles l’eau est déjà fréquemment pompée. Cela fait monter le prix encore plus.
Pompage d’eau de mer
Il n’est pas surprenant que Sharifian insiste autant sur l’efficacité. Les critiques de capture directe de l’air soulignent invariablement la consommation d’énergie élevée – les grandes installations DAC consomment désormais entre 2 000 et 2 400 kWh par tonne et souvent de la chaleur résiduelle en plus. (A titre de comparaison : un foyer de deux personnes consomme environ 225 kWh d’électricité par mois.) Les initiateurs contredisent cet argument en utilisant de l’énergie verte, mais la même énergie ne peut pas être utilisée pour autre chose. Le COD n’a pas besoin de chaleur, mais une grande quantité d’eau de mer doit être pompée pour libérer des quantités importantes de CO2 à emporter. D’autres critiques, telles que l’utilisation du sol et des matériaux, sont moins importantes pour DOC, qui vise des applications offshore et ne nécessite pas de grandes installations avec ventilateurs.
Mais ce qui n’est pas un problème au DAC et au DOC, c’est l’interaction avec l’océan. À première vue, l’activité semble bénéfique. CO2 provoque une acidification de l’océan, qui affecte les coraux et autres espèces marines, donc moins de CO2 En plus d’être bon pour l’atmosphère, il est également bon contre l’acidification. Mais ne change-t-on pas les circonstances trop rapidement et à partir d’une source ponctuelle ? Les opposants considèrent que toute expérience avec l’océan est imprudente.
« Il vaudrait mieux qu’il n’y ait pas besoin de s’occuper de cela », déclare Sharifian. « Mais si nous ne faisons rien, l’océan subira de nombreux dégâts dus à l’acidification. L’impact de notre approche doit donc être comparé aux conséquences de l’inaction.
Chimiquement, tout ce que nous faisons, c’est le CO2 Sharifian souligne une fois de plus. Les produits chimiques ne sont pas impliqués. « Il faut ensuite quelques semaines ou mois pour atteindre l’équilibre avec le CO2 a été restitué à l’atmosphère. Il y a des endroits dans l’océan où le CO2 est naturellement absorbé, dans les zones froides, et dans les endroits où il est naturellement émis, autour de l’équateur, pour faire simple. Cela dépend, entre autres, de la température et des courants sous-marins.»
Les entreprises aiment investir dans la compensation du CO2
SeaO2 préfère que l’eau de mer traitée reste en suspension dans la couche supérieure de l’océan pendant un certain temps. « Si l’eau de mer coule rapidement, elle n’a pas la possibilité d’absorber le CO2 à inclure », déclare Sharifian.
La vaste communauté mCDR travaille également sur des modèles et des mesures. Par exemple, en octobre dernier, le ministère américain de l’Énergie a annoncé qu’il donnerait 36 millions de dollars à 11 projets pour mieux contrôler le « CO ».2-comptabilité» des initiatives océaniques. Parce qu’il ne suffit pas de montrer la quantité de CO2 a été retiré de l’eau, il faut indiquer clairement la quantité de CO2 a disparu du ciel et combien de temps cela a duré.
Cela répond également à un objectif commercial : les start-up attirent les investisseurs avec la promesse du CO2compensation et pour cela, le « profit » doit pouvoir être déterminé objectivement. « Les entreprises aiment investir dans le CO2compensation », déclare Sharifian.
Techniquement, la technologie de SeaO2 peut également être utilisée pour lutter contre l’acidification locale, par exemple autour de la barrière de corail. « Ou même en cas de problèmes dans l’aquarium ou ferme piscicole», déclare Sharifian. « Mais il n’y a aucune analyse de rentabilisation à faire pour cela. Je pense que le grand objectif, CO2 le retirer de l’atmosphère est vraiment le plus important. Nous devons nous attaquer à ce problème, car la lutte contre l’acidification est une belle prise accessoire.