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Quelles innovations pour réduire les émissions de CO2 ?

Quelles innovations pour réduire les émissions de CO2 ?
janvier 2010

80 % de la demande énergétique mondiale est, aujourd'hui encore, satisfaite par les énergies fossiles (pétrole, gaz et charbon). Or, la production, la transformation et l'utilisation de ces énergies fossiles génèrent des émissions de CO 2 dont l'impact sur le dérèglement climatique est reconnu par tous. Dans le contexte d'une transition vers un système énergétique moins carboné, l'urgence de mettre en place des solutions innovantes pour réduire ces émissions est une priorité absolue.

Olivier Appert, Président de l'IFP, nous expose les différentes voies technologiques qui permettront de réduire significativement les émissions de CO 2.

Olivier Appert

Comment concilier augmentation de la demande énergétique et limitation des émissions de CO  2 ?

Le défi est de taille. Chaque jour notre planète accueille quelque 200 000 habitants supplémentaires qui participent à l'augmentation des besoins en énergie. Besoins qui, pendant plusieurs décennies encore, ne pourront être satisfaits qu'avec une forte contribution des énergies fossiles compte tenu de l'inertie du système énergétique; inertie liée à la durée de vie des installations industrielles - une centrale à charbon construite aujourd'hui sera opérationnelle encore au-delà de la moitié de ce siècle - et au temps indispensable pour que les solutions alternatives arrivent à maturité technique et économique et donc, industrielle. Une longue période de transition sera nécessaire pour inverser les parts respectives des énergies fossiles et renouvelables. Pendant cette période, il faudra mettre en œuvre tout un ensemble de moyens visant à réduire les émissions de CO 2.

  • Quelles sont les différentes voies à envisager ?

Il n'y a pas une solution unique mais un ensemble de mesures à prendre si nous voulons limiter le réchauffement de la planète. En premier lieu, l'efficacité énergétique doit être au coeur de nos efforts d'innovation. L'efficacité énergétique désigne les technologies qui permettent de produire les mêmes bien ou services en utilisant le moins d'énergie possible. Et qui dit moins d'énergie consommée dit aussi moins de CO 2 émis. Cela nécessite notamment de développer des processus industriels toujours plus performants et de limiter les déperditions d'énergie dans la conception des bâtiments. Selon l'Agence internationale de l'énergie, cette action devrait pouvoir contribuer à hauteur de 45% à l'effort global de réduction des émissions. Deuxième voie : le recours accru aux énergies renouvelables et au nucléaire, qui aujourd'hui ne représentent qu'une part encore faible – moins de 20 % – de la fourniture d'énergie primaire dans le monde. Il faut aussi poursuivre les efforts pour réduire les émissions de CO 2 du transport qui dépend à 97% du pétrole. Cela passe par la mise au point de moteurs plus propres et économes, par l'allégement des véhicules et par l'introduction progressive de l'électrification. Enfin, le captage et le stockage du CO 2 émis par les grandes installations industrielles (centrales électriques thermiques, industries de la sidérurgie et du raffinage, cimenteries, etc.) pourrait représenter 20 % de l'effort global. Sans oublier un comportement plus responsable, et donc plus sobre, de chacun d'entre nous vis-à-vis de l'énergie.

  • Qu'en est-il des biocarburants aujourd'hui objet de controverses ?

L'utilisation des biocarburants est effectivement l'objet de polémiques : des questions se posent sur les incertitudes liées aux bilans d'émissions de gaz à effet de serre des différentes filières et sur la potentielle compétition, pour l'usage des sols, entre production alimentaire et production énergétique. S'agissant des bilans énergétiques et environnementaux, qui varient en fonction des régions, des espèces végétales et des modes de production agricoles et industriels, des études dites de cycle de vie, dont l'IFP s'est fait une spécialité, sont conduites de façon à identifier les filières les plus vertueuses.
 S'agissant de la concurrence avec l'alimentaire, il faut d'abord rappeler que l'enjeu n'est pas de remplacer la totalité des carburants par les biocarburants mais de contribuer à diversifier les sources d'énergie utilisées par le transport. La disponibilité des biocarburants comme le biodiesel ou l'éthanol que l'on trouve aujourd'hui à la pompe atteint ses limites au-delà d'un certain seuil d'incorporation. C'est la raison pour laquelle la recherche s'oriente vers les biocarburants dits de 2e génération (biomasse lignocellulosique : déchets de bois, agricoles ou forestiers), voire de 3e génération (huiles algales), qui mobilisent des ressources en biomasse n'entrant pas directement en concurrence avec l'alimentation.

  • Quelles sont les solutions pour réduire les émissions de CO  2 du secteur transports ?

Il n'existe pas LA solution miracle qui constituerait la panacée mais un éventail de différentes technologies conduisant à des gains en émissions de CO 2. La situation actuelle qui repose à 97 % sur le moteur à combustion interne alimenté par des carburants pétroliers est en train d’évoluer. A court et moyen termes, nous allons vers un système où des solutions diversifiées, adaptées à différents segments de marché, tant du point de vue des technologies que du point de vue régional seront proposées. On pourra trouver, ici, un véhicule dédié aux déplacements urbains et aux centres-villes en fonction de normes locales, là, un autre adapté au transport routier ou pour des flottes captives. Au-delà de l'optimisation des motorisations classiques essence et diesel, cela se traduit depuis quelques années par un développement important des biocarburants et du gaz naturel, même si cela reste encore marginal en volume au niveau mondial, et plus récemment, par une électrification croissante des véhicules.
 Par électrification, il faut entendre des configurations variées de véhicules, adaptées à des usages différenciés, de l'hybride simple Stop&Start à l'hybride plug-in (rechargeable sur le réseau électrique), en passant par la voiture électrique. Il ne faut cependant pas oublier que les performances environnementales de ces nouvelles motorisations sont fonction des puissances électriques disponibles à bord mais aussi, et surtout, de la source d’énergie utilisée pour produire l'électricité nécessaire à la mobilité du véhicule. Si la France avec une électricité majoritairement d'origine nucléaire, n'émettant pas de CO2, est plutôt bien positionnée, cela est loin d'être le cas dans de nombreux pays produisant leur électricité à partir d'énergies fossiles. Bénéficiant de compétences clés en technologies moteurs, modélisation, simulation et carburants, l'IFP est fortement engagé aux côtés des industriels dans la recherche sur le véhicule électrifié.

  • Le captage-stockage du CO  2 est-elle une piste sérieuse ?

Tout ce qu'il y a de plus sérieux. Depuis 1996, 11 millions de tonnes de CO 2 ont été injectées dans une couche géologique profonde en mer du Nord norvégienne à Sleipner. C'est même une piste incontournable dans la période de transition que nous allons vivre et pendant laquelle les énergies fossiles contribueront encore fortement aux besoins énergétiques au niveau mondial. Il s'agit de récupérer les émissions concentrées de CO 2 issues des installations industrielles puis de les injecter dans des couches géologiques profondes où elles pourront être stockées en toute sécurité. L'IFP est un chef de file reconnu de la recherche européenne dans ce domaine. De nombreux projets de démonstrateurs de taille industrielle visant à valider les technologies de première génération voient le jour, témoignant de la vitalité de la filière. Ils seront mis en place d'ici 2015, avant un déploiement commercial en 2020. De nouveaux procédés qui s'appuient sur des innovations de rupture sont aussi étudiés dans le but de réduire significativement les coûts et la pénalité énergétique, c'est-à-dire l'énergie additionnelle utilisée par les technologies de captage. Au-delà des défis technologiques, l'accélération de l'industrialisation de cette technologie nécessite des réglementations et des mécanismes incitatifs qui se mettent progressivement en place dans différents pays. Mais encore une fois, cette solution ne résoudra pas tout et doit venir en complément des actions liées à l'efficacité énergétique et au développement d'énergies alternatives.

  • Peut-on être optimiste pour l'avenir ?

De nombreux défis nous attendent : protection de l'environnement, réchauffement climatique, sécurité énergétique. Il est clair que pour permettre à notre planète d'abriter plus de 8 milliards d'habitants, dont une part croissante aspire à des modes de consommation proches des nôtres, des évolutions profondes devront être conduites. La recherche et l'innovation ouvrent des perspectives intéressantes dans de nombreux domaines - efficacité énergétique, véhicules hybrides et électriques, biocarburants, énergies renouvelables - pour lesquelles il convient aujourd'hui de mutualiser les compétences et les moyens de tous afin d'être plus efficace et d'aller encore plus vite dans l'atteinte des objectifs. C'est justement ce que l'ANCRE (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie) ambitionne de faire. Créée à la demande du gouvernement par l'IFP, le CEA et le CNRS en tant que membres fondateurs, et associant tous les acteurs publics et privés du secteur, cette alliance va devoir identifier les verrous scientifiques, techniques, économiques et environnementaux qui limitent le déploiement des nouvelles technologies en matière de production, de transformation et d'utilisation de l'énergie. Son véritable challenge sera ensuite, et ce dès juin 2010, de proposer des programmes de recherche communs ambitieux pour lever les verrous identifiés et mettre au point les innovations indispensables à l'alimentation des filières industrielles actuelles et futures dans des domaines aussi variés que la biomasse, les énergies marines, l'éolien, l'hydraulique, le solaire, le véhicule hybride ou encore l'hydrogène, sans oublier les énergies fossiles et le nucléaire. Les programmes ainsi définis par l'ANCRE devront être fortement créateurs de richesse et d'emplois.

+ Les clés pour comprendre > Hydrocarbures, CO 2 et effet de serre
+ Les grands débats > Comment lutter contre l'effet de serre ?
+ Axes de recherche > Un siècle de transition
+ Zoom : Changement climatique - Les technologies de captage du CO 2

François Kalaydjian, directeur des technologies durables à l'IFP, explique en quoi consiste le captage du CO 2 et quels sont les développements technologiques en cours pour en diminuer les coûts. [Janvier 2010]

Lien utile :

>> ANCRE (Alliance nationale de coordination de la recherche pour l'énergie)

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