Orca (usine)

Le choix du lieu est stratégique, puisqu’au cœur de ces grandes plaines islandaises se trouve une centrale géothermique, permettant à l'usine de fonctionner uniquement avec des énergies renouvelables^[6]. L'électricité produite grâce aux abondantes ressources énergétiques de l'Islande est déjà utilisée à plus de 70% par le secteur industriel, essentiellement des usines d’aluminium^[7].

En plus d'abondantes ressources énergétiques grâce à la géothermie, l'Islande a aussi un sous-sol minéral et minier particulièrement riche^[8]. Cette île est un « laboratoire à ciel ouvert » pour de nombreux chercheurs : géologie, sciences de la Terre, sismologie, biologie, ou encore biologie marine^[8]. Mais l'Islande en raison des nombreux glaciers qui s'y trouve, est aussi un pays particulièrement exposé aux conséquences du changement climatique, ce qui pousse son gouvernement à une politique particulièrement volontariste pour lutter contre^[9]. Selon une étude publiée en août 2022 dans la revue Communications Earth & Environment du groupe Nature, l’Arctique s’est réchauffé près de quatre fois plus vite que le reste du monde lors des quarante dernières années^[10].

En septembre 2024, la Suisse, d'où est originaire l'entreprise Climeworks porteuse du projet Orca avec son partenaire islandais Carbfix, exporte pour la première fois d'importantes quantités de CO2 liquéfié, issu des émissions de ses activités industrielles, vers l'Islande où il est enfoui par Carbfix^[11].

En 2006, le projet islandais Carbfix est lancé sous l'impulsion de l'université de Reykjavik, du CNRS de Toulouse, de l'Institut de la Terre à l'université Columbia et de la compagnie Reykjavík Energy^[8]. Dès 2007, désormais bénéficiant de fonds de l'Union européenne, d'autres universités se joignent à ces recherches^[8]. Carbfix devient une société de recherches spécialisée dans le « mélange au bon ratio d'eau et de CO₂ », puis pour le captage de ce gaz, se tourne vers la start-up zurichoise Climeworks né en 2009, un partenariat qui permet les années suivantes à Orca de voir le jour^[7].

Entre 2012 et 2014, des injections sont effectuées sur le site pilote, à la centrale géothermique de Hellisheiði, avec des résultats sont plus que probants : 95% du CO₂ et du sulfure d'hydrogène infiltrés se sont transformés en minéraux en moins de deux ans^[8]. Plus de 100 publications scientifiques sont écrites sur cette expérience de Carbix^[12]. De son côté, Climeworks installe le premier projet pilote de « capture directe dans l’air » (en anglais DAC pour « direct air capture ») à proximité du site d'incinération des ordures ménagères de la commune suisse de Hinwil en 2017^[13].

La construction de l'usine d'Orca commence en mars 2020 et dure une quinzaine de mois^[14]. En mai 2021, le secrétaire d'État américain Anthony Blinken se rend en Islande et visite les installations de Carbfix près de la station géothermique de Hellisheiði^[15]. Lors de ce déplacement, il rencontre, la Première ministre islandaise Katrin Jakobsdottir et le ministre des Affaires étrangères Gudlaugur Thordarson, et participe à la réunion ministérielle du Conseil de l’Arctique^[16].

L'usine Orca ayant nécessité un investissement de 10 à 15 millions de dollars^[17] commence à fonctionner le 8 septembre 2021^[7]. L'inauguration se fait en présence de la première ministre Katrín Jakobsdóttir, de l'ancien présent islandais Ólafur Ragnar Grímsson (1996 à 2016), et du maire de Reykjavik Dagur B. Eggertsson^[18].

L'usine Orca met en application à grande échelle la technologie de capture de CO₂ dans l'air de Climeworks, et le système de transformation chimique de Carbfix.

Quatre collecteurs, chacun assorti de 8 ventilateurs^[19],[7] brassent l’air pour l’aspirer et le faire passer à travers des filtres^[6]. Huit conteneurs superposés en duo forment une structure d'une dizaine de mètres de haut où l'air est aspiré par l'avant avec un ventilateur et rejeté, purifié, à l'arrière^[3].

À l'intérieur des conteneurs-collecteurs, un matériau sélectif (une poudre à base d’amines^[2]) filtre les molécules de CO₂ ; dès que le filtre est saturé, celui-ci est fermé par deux ouvertures sur les côtés, puis chauffé à environ 100°C^[3]. L'opération, qui dure environ quatre heures^[13], permet de séparer le dioxyde de carbone « pur », qui est alors acheminé via un pipeline souterrain de trois kilomètres vers des injecteurs situés sous des dômes gris^[3]. Climeworks ne dévoile ni les performances ni la consommation d’énergie de ce système^[2].

Dissous dans l'eau – l'idée est de rendre le CO₂ « physique » en le mêlant à de l'eau – le gaz y est injecté à haute pression dans la roche basaltique, entre 800 et 2.000 mètres de profondeur^[3]. Le mélange aqueux chargé en CO₂ pénètre dans la roche poreuse et se solidifie grâce à une réaction chimique du gaz avec le calcium, le magnésium et le fer contenus dans le basalte^[3], pour former des minéraux carbonatés très stables à long terme^[2].

Cette technique reproduit en deux ans un processus naturel qui peut prendre plusieurs milliers d’années : la minéralisation du dioxyde de carbone^[20]. Ce procédé, très énergivore bénéficie d'un approvisionnement énergétique abondant et bon marché grâce à la centrale géothermique de Hellisheiði^[21].

Selon Isabelle Czernichowski-Lauriol, déléguée à la Recherche et à l’Appui aux Politiques Publiques au Bureau de recherches géologiques et minières : .« Il faut une roche-réservoir, poreuse et perméable, de type calcaire ou grès et située à au moins un kilomètre de profondeur. La température et la pression sont telles que le CO₂ n'est plus à l'état gazeux. Il est très dense comme un liquide et vient se loger dans la porosité de la roche, entre les minéraux, comme de l'eau dans une éponge. »^[6].

Sur les quatorze autres sites opérés par Climeworks, le CO₂ est vendu en vue d’être recyclé, principalement dans les boissons gazeuses, contrairement à l’usine d’Orca, où le gaz est stocké sous terre^[22]. Pour être rentable, Climeworks a donc dû trouver un nouveau modèle économique axé sur la compensation carbone proposée à des particuliers (environ 8.000 lors du lancement de l'usine) et à des entreprises^[22]. Ces « clients » peuvent choisir entre trois types d’abonnement, dont l’un consiste à payer mensuellement pour retirer une certaine quantité de CO₂^[22].

Actuellement (juin 2022), Climeworks propose sur son site web des abonnements mensuels avec un prix fixe d'1 euro par kilo de CO₂ capté avec trois offres suggérées : 30 kg, 50 kg, ou 100 kg de CO₂ captés par mois^[23]. Le client peut suivre sur un tableau de bord la quantité de CO₂ extraite de l'atmosphère grâce à son soutien financier, tandis qu'un certificat lui est envoyé chaque fin d'année indiquant son bilan annuel^[23].

Parmi les entreprises, Microsoft (à la fois client et investisseur, s’est engagé en juillet à acheter pour 10 000 t de crédit carbone à Climeworks^[2]), Shopify, The Economist group, ou encore Swiss Re ont signé un contrat avec Climeworks, qui leur propose d'acheter des « retraits de CO₂ » pour environ 600 dollars par tonne, et ainsi compenser leur propre pollution^[22]. Le coût du captage d’une tonne de CO₂ dans l’air coûterait entre 80 et 200 euros selon une estimation de la Commission européenne en 2019^[17].

En janvier 2023, Climeworks annonce avoir délivré ses premiers certificats de compensation carbone à ses entreprises clientes : Microsoft, la plateforme de commerce en ligne Shopify et la société de paiement digital Stripe^[24],[25]. En mai 2023, la banque américaine JPMorgan Chase annonce débourser une enveloppe de 200 millions d'euros pour financer le captage et le stockage de 800.000 tonnes de CO₂ en partenariat avec plusieurs entreprises, dont Climeworks^[26].

Cette technique coûte cher et l'usine n'absorbe que 4000 tonnes de CO₂ par an^[4], soit l’impact carbone de toute la durée d'utilisation de 870 voitures, ou à 4 000 vols Paris-New-York^[6], ou encore au niveau mondial, l'équivalent de trois secondes d'émission de CO₂^[2]. Si l’Islande, où plus de 70 % de l’énergie primaire provient de la géothermie et qui dispose de ressources en eau abondantes, semble le terrain d'expérimentation idéal pour cette technologie, celle-ci n’est pas reproductible partout^[17].

Paradoxalement, bien que les concentrations de CO₂ dans l'atmosphère soient assez alarmantes pour justifier de tels investissements dans des technologies de décarbonation, celles-ci restent insuffisante (0,041%) pour que les procédés de capturer le dioxyde de carbone dans l'atmosphère soient efficaces^[3]. En effet, Orca doit aspirer et filtrer deux millions de mètres cubes d'air en moyenne, soit l’équivalent de 800 piscines olympiques^[7], pour capturer une seule tonne de CO₂, un procédé très énergivore et coûteux^[3]. Toutefois, une piste possible serait de se contenter de capter « seulement » les deux tiers du CO₂ contenu dans l'air prélevé, ce qui améliorerait significativement l'efficacité par rapport au prix^[3].

Les projets de capture de dioxyde de carbone en sortie des cheminées d'usine où sa concentration dans les fumées est comprise entre 4 et 40 % sont plus faciles, mais ces deux procédés ne sont pas en concurrence, chacun devant s'ajouter à l'autre pour éliminer un maximum de CO₂ de l’atmosphère^[6].

Le coût de capture du CO₂ serait de 50 et 180 euros par tonne dans les fumées industrielles, et monte à 335 euros par tonne lorsqu'il est aspiré et capté dans l'atmosphère^[27]. Mais selon l’Agence Internationale de l’Énergie, ces coûts pourraient chuter en dessous de 100 euros par tonne dès 2030 pour des installations disposant de grandes ressources d’énergies renouvelables, confirmant l'avantage compétitif de l'Islande^[27].