Le captage et le stockage du carbone (CSC) – par lequel les centrales à charbon et à gaz peuvent séparer le CO2 de leurs gaz de combustion avant de les séquestrer dans des réservoirs souterrains, éliminant ainsi leur effet sur l’atmosphère – a longtemps été présenté comme une technologie importante pour atténuer l’impact environnemental des infrastructures énergétiques alimentées par des combustibles fossiles, qui, pratiquement, ne va bientôt nulle part, en particulier dans les pays en développement.

Malgré des années d’investissement et de développement, le CSC est cependant encore loin d’être une technologie établie, car les processus actuellement explorés souffrent de références environnementales fragiles (l’énergie utilisée pour séparer le CO2 compense quelque peu les gains de son élimination) et d’une analyse de rentabilité précaire pour un déploiement généralisé en termes de valeur commerciale.

Avec le CSC sur les rochers, le moment est peut-être venu de lancer des idées non conventionnelles. Une seule de ces idées a récemment été lancée par le professeur Tom Baxter, maître de conférences en génie chimique à l’Université d’Aberdeen.

Inspiré par la campagne très médiatisée Keep it in the Ground du journal The Guardian, qui visait à persuader l’industrie et les gouvernements que les ressources en hydrocarbures doivent être inexploitées pour limiter les impacts du réchauffement climatique, Baxter a réfléchi à une idée nouvelle: et si les gisements de pétrole et de gaz pouvaient être laissés dans le sol, tout en restant disponibles en tant que ressource énergétique? En d’autres termes, et si nous pouvions avoir notre gâteau et le manger aussi?

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« Mon « keep it in the ground » était: « Oui, nous pourrions le faire et obtenir toujours le prix, qui est l’énergie qui en découle » », explique Baxter, qui a plusieurs décennies d’expérience dans l’industrie pétrolière et gazière, ayant rejoint la British National Oil Corporation en 1980 et travaillant par la suite pour ses successeurs privatisés BritOil et BP. Il exerce toujours des activités de conseil dans l’industrie en tant que directeur technique de Genesis Oil & Gas Consultants.

Combustion in situ et concept de centrale offshore

L’idée de Baxter, dont il a initialement parlé dans un éditorial pour The Conversation en janvier, postule que les plates-formes pétrolières offshore, en mer du Nord, par exemple, pourraient être converties en centrales offshore par combustion in situ. La combustion in situ est utilisée depuis des décennies dans l’industrie pétrolière et gazière pour extraire du pétrole lourd; l’oxygène est injecté pour brûler les hydrocarbures dans un réservoir, amincissant ainsi l’huile lourde et vaporisant des composants plus légers.

Le concept de Baxter pousse le processus un peu plus loin; la combustion d’hydrocarbures dans leurs réservoirs pourrait fournir la chaleur nécessaire à la production de vapeur, qui pourrait ensuite être acheminée à la surface pour entraîner des turbines pour la production d’électricité. De cette façon, le potentiel énergétique des gisements de pétrole et de gaz restants pourrait être exploité sans éliminer les hydrocarbures et libérer leurs émissions nocives dans l’air.

« Comment cela fonctionnerait, vous comprendriez de l’air enrichi en oxygène dans le réservoir, puis vous induiriez un front de feu », explique Baxter. « Donc, vous allumez cela avec les hydrocarbures qui sont là-bas, puis à mesure que le front de feu progresse, vous découpez une ligne pour le front de feu. Ce que j’envisagerais, c’est que l’eau d’alimentation de la chaudière descende d’un tuyau intérieur, puis sorte et revienne sur un anneau, et l’anneau est en contact avec le front de feu. Vous vaporisez donc l’eau de la chaudière. Cela est ensuite remonté à la surface, et vous avez maintenant de la vapeur pour la production d’énergie.

« Il faudrait le rectifier à courant continu, puis l’envoyer à terre. Je peux voir une certaine synergie avec les parcs éoliens offshore – ils ont des stations de collecte d’électricité là-bas, qui rassemblent les différentes stations éoliennes et les ramènent ensuite à terre. Ma pensée était de brancher avec ça. »

Baxter souligne que cette idée est le produit d’une pensée hors des sentiers battus et vise à stimuler les discussions industrielles et universitaires. Néanmoins, les difficultés persistantes liées au développement du CSC en font un concept attrayant, malgré certaines incertitudes majeures sur son fonctionnement dans la réalité.

Une alternative au CSC ?

En plus de l’élan derrière la campagne Keep it in the Ground, Baxter a également été en partie inspiré par les défauts du concept CCS, qu’il estime actuellement non viable avec les coûts technologiques actuels et la faible valeur attribuée au CO2.

« Le fait qu’il soit énergivore est un peu autodestructeur », soutient-il. « J’ai travaillé sur un certain nombre de systèmes de capture du carbone, et pour être honnête avec vous, je ne voyais pas comment ils fonctionneraient. La seule façon pour moi de voir que la capture du carbone fonctionne, c’est si notre société commençait à valoriser le carbone beaucoup plus que nous en ce moment, ou si vous réduisiez les coûts de la capture du carbone, et en 30 ans, je n’ai pas vu ce genre de changement technologique dont je pense qu’il faudrait économiser presque un ordre de grandeur. »

Le concept de centrale offshore pourrait présenter des avantages significatifs par rapport au CSC. Pour commencer, il est basé sur des technologies éprouvées déjà utilisées dans l’industrie pétrolière et gazière, bien qu’elles devraient être étendues et adaptées pour passer à la production d’énergie à base de vapeur.

Tous les hydrocarbures resteraient dans leurs réservoirs, et le fait que l’énergie produite sur place atténuerait l’inefficacité du transport des hydrocarbures et du CO2 entre les centrales terrestres et les sites de réservoirs éloignés.

La combustion d’hydrocarbures sous terre pourrait également contribuer à prolonger la durée de vie des champs pétrolifères matures, un objectif déclaré de la stratégie du gouvernement britannique visant à maximiser la reprise économique de la mer du Nord. « En général, lorsque vous abandonnez un champ pétrolifère, 30% du pétrole d’origine est toujours en place et vous ne pouvez pas le récupérer », explique Baxter. « Alors pourriez-vous le brûler? »

Une montagne à gravir : l’idée pourrait-elle vraiment marcher ?

Aussi attrayante que l’idée de Baxter puisse paraître sur le papier, on ne peut nier qu’il existe de nombreux défis à relever et des incertitudes à quantifier avant que la production d’électricité in situ puisse être réalisable dans les champs de pétrole et de gaz. Juste d’un point de vue technique, Baxter décrit les défis comme « assez féroces ».

« La plus grande des préoccupations techniques est la quantité de chaleur que vous pouvez récupérer et quel est le sort de vos produits de combustion? » il réfléchit. « Ces produits de combustion pourraient-ils, d’une certaine manière, nuire à l’intégrité du sceau géologique existant qui maintient le pétrole et le gaz à l’intérieur? Le puits aurait également de vraies considérations de conception, même la métallurgie de celui-ci, la croissance thermique, tout ce genre de choses. »

Les défis financiers abondent également, avec de nombreux multiplicateurs de coûts entrant dans l’équation. La pose de câbles sous-marins pour le transport d’énergie, par exemple, pourrait se chiffrer en dizaines ou en centaines de millions, tandis que des modifications sous-marines telles que « parsemer le réservoir de nombreux puits de vapeur » pourraient également coûter très cher, note Baxter.

Le développement précoce devrait probablement avoir lieu sur des sites pétroliers et gaziers à terre, où les coûts ont tendance à être plus bas. Des projets pilotes à terre pourraient être utilisés pour évaluer la faisabilité technique du processus et identifier les problèmes avant de se lancer dans le déploiement en mer, un processus qui, selon Baxter, prendrait probablement une décennie ou plus.

Mais d’où viendrait l’investissement pour un concept aussi radical et coûteux? Baxter doute que la coordination des investissements privés provenant d’un secteur pétrolier et gazier disparate soit suffisante et que, par conséquent, l’argent public devrait probablement conduire les tests approfondis nécessaires pour valider l’idée.

Compte tenu de l’engagement qui serait requis, il y a une question évidente : tout cela en vaudrait-il la peine? Avons-nous assez besoin d’hydrocarbures pour poursuivre cette idée plutôt que de poursuivre simplement la transition vers les énergies renouvelables, le stockage de l’énergie, la réponse à la demande, etc.? Baxter admet ouvertement qu’il n’a pas de réponse à cette question fondamentale.

Mais étant donné que le gouvernement britannique a déjà dépensé plus de 100 millions de £ pour des programmes de CSC qui ont échoué, il fait valoir que des enquêtes de validation de base pourraient être effectuées pour une fraction seulement de ce coût.

Cependant, en fin de compte, une telle pensée perturbatrice existe d’abord pour stimuler la conversation et le débat, et même si cette idée finit par être trop ambitieuse pour être réaliste, elle peut encore inspirer des esprits curieux à reprendre le flambeau et à le porter d’une manière différente.

« Je pense que je suis le seul à en parler », dit Baxter avec un rire ironique. « Mais si vous avez des trucs de ciel bleu et que vous pouvez les écrire de manière accessible, vous pouvez en fait éveiller un certain intérêt et cela suscite des idées de la part d’autres personnes, qui pourraient vouloir les reprendre et les examiner. »