« Le vrai frein du DAC n’est pas technologique, il est politique »

Plutôt que de régénérer son sorbant à la vapeur, Yama mise sur l’électrochimie, et plus précisément sur l’électrodialyse bipolaire, une technologie déjà éprouvée dans le traitement de l’eau et le dessalement, pour capter le CO₂ grâce à un « swing de pH » plutôt qu’à un « swing de température ». Un choix qui permet de diviser par deux, voire plus, la consommation énergétique du procédé.

Yama Carbon revendique aujourd’hui la capacité à traiter aussi bien l’air ambiant que des flux plus concentrés restant dilués, comme les fumées de turbines à gaz (3% de CO2), deux usages qu’elle veut adresser avec la même brique technologique.

Aurélie Gonzalez revient pour Techniques de l’Ingénieur sur les développements technologiques de Yama Carbon pour rendre le DAC compétitif, et sur les freins actuels à sa généralisation, particulièrement en France.

Techniques de l’Ingénieur : Vous vous présentez comme une technologie de DAC « scalable ». Qu’est-ce qui vous distingue concrètement des pionniers du secteur, comme les technologies à base d’amines de Climeworks ou Carbon Engineering ?

Aurélie Gonzalez : La différence est d’abord énergétique, et elle vient directement du principe physique employé. Les technologies historiques utilisent des amines, qui captent le CO₂ dans un solvant, puis le relâchent en chauffant l’ensemble à la vapeur, pour faire sortir le gaz de sa matrice. C’est ce qu’on appelle un « thermal swing », un swing de température. Chez Yama, on ne chauffe pas la matrice : on fait un « pH swing ». On envoie des protons au CO₂ piégé dans le sorbant, ce qui le fait ressortir sans avoir besoin de chauffer l’ensemble du système. C’est plus précis, on va chercher directement la réaction chimique utile, plutôt que de chauffer toute la matrice, ce qui est particulièrement coûteux en énergie quand on travaille sur un gaz aussi dilué que dans l’air (0,04% CO2).

Justement, ces protons, comment sont-ils produits ?

C’est là qu’intervient l’électrodialyse bipolaire, une technologie déjà largement utilisée dans l’industrie lourde, notamment dans le traitement de l’eau. On utilise un courant électrique pour « splitter » de l’eau en ions H+ et OH-. Les protons H+ vont ensuite réagir avec les bicarbonates formés lors de l’absorption du CO₂, qui permet de le faire ressortir sous forme gazeuse. On récupère d’un côté un solvant régénéré, débarrassé de son CO₂, qui repart vers l’étape d’absorption, et de l’autre un flux concentré en CO₂. Le système fonctionne ainsi en deux boucles continues. L’intérêt d’avoir choisi une technologie déjà éprouvée à l’échelle industrielle, plutôt que de partir d’une rupture chimique développée en laboratoire, c’est qu’on peut se projeter beaucoup plus vite vers l’échelle industrielle : on sait déjà que ces stacks d’électrochimies tiennent, qu’elles sont robustes, et qu’elles sont déployables.

Qu’est-ce qui, pour vous, distingue vraiment le DAC d’autres technologies qui, elles aussi, interagissent avec le CO₂ de l’air ?

C’est un point important. Il y a des technologies qui absorbent du CO₂ de l’air puis le transforment directement, en une seule étape, pour fabriquer un produit : un carburant de synthèse, un matériau de construction, un e-fuel. C’est un marché intéressant et utile, mais ce n’est pas du DAC à proprement parler : c’est de la capture et utilisation du carbone, ou CCU. La nuance n’est pas seulement sémantique. Le DAC part d’un besoin précis, celui de générer des émissions négatives : on capte le CO₂ de l’atmosphère et on le stocke, on l’enlève réellement du cycle. Dans un projet de CCU, le CO₂ capté ressort ensuite d’un autre côté du cycle de vie du produit. Dans un carburant par exemple, il finit par être relâché à nouveau dans l’air. On n’a donc pas d’émission négative. Ce n’est pas moins légitime, mais ce n’est pas la même finalité, et je pense qu’il faut définir ces technologies par leur marché final et par le besoin auquel elles répondent, plutôt que par la seule étape d’absorption du CO₂, qui elle, peut être partagée par plusieurs approches très différentes.

Vous ne visez pas seulement l’air ambiant : vous parlez aussi de flux plus concentrés, comme les fumées de turbines à gaz. La même technologie s’adapte-t-elle aux deux cas sans adaptation majeure ?

Oui, c’est justement l’un des intérêts de notre approche électrochimique : elle peut s’adapter à différentes concentrations de CO₂ sans changer de principe. On peut travailler dans l’air ambiant, mais aussi sur des fumées de turbines à gaz, qui tournent autour de 3 % de CO₂, ou sur des flux industriels comme ceux de l’aluminium, autour de 1 %. Ce sont des concentrations sur lesquelles les amines ont beaucoup de mal : elles sont pensées pour des flux plus concentrés, typiquement en sortie d’usine, et deviennent peu efficaces sur du très dilué. Nous, au contraire, nous sommes allés chercher ces cas-là, parce que les fumées de turbines à gaz sont en réalité très propres, elles ressemblent presque à de l’air à l’exception des NOx : nous n’avons pas besoin d’étapes de prétraitement supplémentaires aux autres technologies comme les amines pour enlever d’autres polluants avant de capter le CO₂.

En termes de consommation énergétique, quelles sont vos ambitions en comparaison avec les technologies DAC classiques ?

On vise, sur de l’air ambiant, une consommation inférieure à 1 300 kWh par tonne de CO₂ capté, et inférieure à 950 kWh par tonne sur des fumées. À titre de comparaison, les technologies DAC thermiques classiques tournent plutôt entre 2 500 et 4 000 kWh par tonne, soit environ 9 à 12 gigajoules par tonne. L’écart vient directement du principe : on évite de chauffer l’ensemble de la matrice pour ne solliciter que la réaction chimique utile.

Vous avez un démonstrateur à Drancy, en fonctionnement depuis un an. Qu’avez-vous appris que vous ne saviez pas avant de le construire ?

On a pu faire un scale-up assez rapide depuis le laboratoire : on est aujourd’hui sur une installation qui permet de capter 20 tonnes de CO₂ par an, ce qui n’est pas énorme, mais c’est un vrai démonstrateur représentatif. Ce qu’on a surtout appris, c’est que l’électrodialyse est une technologie assez facilement pilotable. Ce qui était plutôt attendu, dans la mesure où nous sommes partis d’une brique technologique déjà déployée industriellement, mais cela confirme qu’on peut se projeter à l’échelle industrielle sans réinventer un procédé de chimie de laboratoire à chaque changement d’échelle.

Vous évoquez un facteur d’échelle de 56 entre le laboratoire et le démonstrateur de Drancy. Quels ont été les principaux verrous techniques rencontrés ?

C’est effectivement le facteur multiplicateur entre la taille testée en laboratoire et celle du démonstrateur. Le principal enjeu, ce n’est pas la chimie elle-même, mais l’intégration système. Il faut s’assurer que les débits, la régénération du solvant et l’extraction du CO₂ tiennent la cadence une fois qu’on change d’ordre de grandeur.

Qu’advient-il aujourd’hui du CO₂ capté sur le démonstrateur ?

À ce stade, il est simplement relâché dans l’air. On n’est pas encore sur des volumes suffisants pour justifier une étape de stockage géologique ou de valorisation : l’objectif du démonstrateur est avant tout d’apprendre et de valider le procédé, pas encore de produire des émissions négatives à grande échelle. C’est une étape nécessaire, dans un secteur où il y a aujourd’hui beaucoup de R&D et beaucoup de projets qui cherchent à passer à l’échelle industrielle.

Comment expliquez-vous que le DAC avance visiblement plus vite aux États-Unis, en Chine, voire en Allemagne, qu’en France ou en Europe ?

Je pense que c’est un mélange de plusieurs facteurs. Il y a d’abord des dispositifs de financement de la recherche différents : aux États-Unis, il existe des agences comme l’ARPA, qui injectent massivement de l’argent sur des paris technologiques, plus de 3 milliards sur le sujet du DAC (45Q, IRA). On retrouve des logiques comparables en Chine, avec un modèle descendant de distribution de l’argent. Ce n’est pas vraiment un modèle qu’on retrouve en Europe, où les financements sont plus dispersés. Mais je ne crois pas que ce soit uniquement une question de montant : je pense qu’il y a aussi une aversion au risque très culturelle, beaucoup plus marquée qu’ailleurs, en France. Les Allemands, par exemple, ont mis beaucoup d’argent sur la table sur le DAC, et ils avancent parfois plus vite que la réglementation Européenne, ils l’anticipent. Il y a clairement un contexte franco-français particulier sur ce sujet.

Vous évoquez aussi un enjeu politique et administratif propre à la France. Pouvez-vous préciser ?

Le sujet, ce n’est pas tant la technologie que la manière dont l’administration s’en saisit. Certains dispositifs de soutien à la décarbonation industrielle ne sont aujourd’hui pas pensés pour couvrir le captage dans l’air ambiant, tout simplement parce que ces cadres n’ont pas été écrits en anticipant ce cas de figure. Il faudrait que les responsables politiques portent le sujet pour que les choses avancent, par exemple via un appel à projets dédié. Ce qui n’est pas encore le cas. Or les modèles climatiques, eux, montrent bien qu’il existe des émetteurs de CO₂ trop éloignés des réseaux de transport et de stockage pour être décarbonés autrement que par des solutions d’émissions négatives. C’est un point que la recherche a déjà largement documenté, mais qui n’a pas à ce jour trouvé de traduction en termes de politique d’investissement.

Propos recueillis par Pierre Thouverez