« Nous avons développé une unité capable de capturer et convertir le CO₂ »

En intégrant capture et conversion dans un unique matériau bifonctionnel, l’entreprise entend supprimer les étapes les plus coûteuses et les plus énergivores des procédés de capture directe dans l’air (DAC) classiques, et ainsi se rapprocher de la parité de prix avec les carburants fossiles. Sébastien Fiedorow, CEO d’Aerleum, revient pour Techniques de l’Ingénieur sur la genèse du projet, les choix technologiques qui le distinguent des autres acteurs développant des technologies de DAC, son modèle économique, et les obstacles, technologiques, financiers, mais aussi géopolitiques, qui se dressent sur la route vers une adoption massive de ces technologies à l’horizon 2050.

Techniques de l’Ingénieur : Qu’est-ce qui vous a poussé, avec Steven Bardey, à fonder Aerleum ?

Sébastien Fiedorow : Nous sommes deux cofondateurs, Steven Bardey et moi-même. Steven a fait sa thèse sur la conversion du CO₂ dans le secteur du pétrole et des énergies nouvelles. De mon côté, j’ai travaillé plus de six ans chez Bpifrance, où j’ai pu réaliser des investissements dans les énergies renouvelables, la capture de CO₂ et la production d’hydrogène vert. Quand nous nous sommes rencontrés, nous avons tout de suite perçu la nécessité de révolutionner la chaîne de valeur du CO₂. Nous sommes partis du constat que l’on savait aujourd’hui capter le CO₂ et le transformer, mais à un prix trois, cinq, voire dix fois plus cher que les énergies fossiles auxquelles on le compare. En décomposant cette chaîne de valeur, nous avons identifié les étapes qui consommaient le plus d’énergie et celles qui étaient les plus coûteuses en infrastructure. L’idée nous est alors venue de supprimer ces étapes en intégrant la capture et la conversion du CO₂ dans un seul et unique matériau.

Concrètement, comment fonctionne ce matériau bifonctionnel ?

Nous avons développé un matériau capable dans un premier temps d’absorber le CO₂ présent dans l’air : c’est l’étape de capture directe. La grande différence, c’est qu’une fois le CO₂ capté, on réalise une conversion in situ : on utilise cette même surface de matériau pour convertir directement le CO₂ capturé en différentes molécules, la première visée étant le méthanol. Ce méthanol peut ensuite être utilisé comme carburant alternatif dans le maritime, comme matière première dans les carburants aériens qui viennent d’être certifiés, ou encore comme brique de base pour d’autres molécules, très utilisées notamment dans le secteur de la chimie. Concrètement, on capte d’abord le CO₂ sur la surface du matériau, puis on introduit de l’hydrogène directement dans ce même réacteur, on monte en température et en pression, et on initie une réaction où le CO₂ et l’hydrogène vont produire du méthanol et de l’eau.

En quoi cela change-t-il la donne par rapport aux procédés classiques de captage ?

On peut résumer les procédés classiques en quatre étapes principales. D’abord la capture, par absorption ou adsorption selon le matériau utilisé (solide ou liquide). Ensuite la désorption : on utilise de la chaleur, de la pression, ou les deux, pour régénérer le matériau et en extraire le CO₂ capturé. Cette étape consomme à nouveau de l’énergie, après celle déjà dépensée pour le captage. Puis viennent la compression, le transport et le stockage. Enfin, il y a deux voies de valorisation : le stockage permanent, par exemple en sous-sol ou dans des procédés comme la production de béton, ou l’utilisation du CO₂ dans une autre infrastructure dédiée à sa conversion. Au total, cela suppose une unité de capture, une étape de désorption, une étape de compression-transport-logistique, puis une autre unité qui transforme ce CO₂ en utilisant de l’hydrogène. Nous, nous n’avons qu’une seule unité dans laquelle on réalise la capture et la conversion directement.

Quelle est la métrique la plus pertinente pour évaluer la compétitivité de ce type de procédé ?

Le temps de capture ou de conversion n’est pas la donnée la plus intéressante, car tout est une question de dimensionnement : on peut avoir de nombreux petits éléments avec des cycles très courts, ou un système géant avec un cycle très long. Ce qui est vraiment intéressant, c’est la capacité à capter du CO₂ par volume de matériau, que ce soit pour un liquide ou pour un solide sorbant. La seconde donnée intéressante, c’est la quantité de CO₂ effectivement transformée, convertie, et l’énergie utilisée pour l’ensemble de la chaîne de valeur.

Votre efficacité de capture dépend-elle de la concentration de CO₂ dans l’air ambiant ?

Oui, un tout petit peu, parce qu’on parle de quelques centaines de ppm dans l’air, autour de 450 ppm dans l’air ambiant. C’est relativement constant, mais il y a quand même des variations entre l’été et l’hiver, les jours de pluie, ou l’humidité présente : on peut parfois être plutôt entre 350 et 400 ppm, et parfois entre 450 et 500 ppm. Comme nous sommes déjà en conditions réelles, nous observons ces variations. Plus la concentration de CO₂ est importante, plus la pression partielle de ce CO₂ sur le matériau est élevée, et meilleure est la capture.

Votre technologie peut-elle aussi s’appliquer à des sources concentrées de CO₂, comme des fumées industrielles ?

Tout à fait. Notre cœur de cible aujourd’hui, c’est de démontrer qu’on sait capter le CO₂ dans l’air ambiant et utiliser ce procédé intégré pour produire du méthanol. Mais nous avons déjà testé nos unités sur des sources plus concentrées, en utilisant des matériaux qui peuvent être un peu différents, mieux adaptés à la capture en source concentrée. Cela pose toutefois un autre type de défi, selon la matrice de polluants présente dans la composition des fumées industrielles : il faut souvent ajouter des étapes de prétraitement de ces fumées pour éviter l’empoisonnement du matériau et la dégradation des catalyseurs, ce qui n’est pas le cas avec l’air ambiant.

Comment justifiez-vous une meilleure compétitivité économique face aux technologies DAC classiques ?

Quand on regarde les technologies DAC classiques, leur produit final est du CO₂ concentré, et leur équation énergétique montre que ces technologies peuvent consommer jusqu’à 90 % de leur énergie pour la seule phase de désorption. Nous ne réalisons pas cette étape : nous sommes capables de travailler directement avec le CO₂ de l’air ambiant et d’être déjà compétitifs, puisque nous ne payons pas cette pénalité de désorption que subissent nos concurrents. Cela dit, il n’est pas très juste de nous comparer directement à une unité de DAC classique sur un prix à la tonne de CO₂ capté, puisque nos activités respectives ne visent pas le même produit final.

Sur l’hydrogène, qui est un intrant clé de votre procédé, comment sécurisez-vous son approvisionnement ?

Aujourd’hui, nous sommes concentrés sur le méthanol, mais nous savons produire d’autres molécules. La volonté est d’abord de valider la technologie sur le méthanol. Sur l’hydrogène, nous discutons avec les plus grandes sociétés de production, par exemple avec Air Liquide, qui nous héberge dans son centre de R et D. Nous restons pragmatiques sur les différentes couleurs d’hydrogène disponibles : notre objectif est d’avoir, à chaque fois, une stratégie qui consiste à décider si l’on achète l’hydrogène ou si on le produit nous-mêmes, par exemple en achetant nos propres électrolyseurs, selon le site industriel sur lequel nous serons implantés et selon l’équation économique la plus favorable.

Comment vous situez-vous par rapport à un acteur comme Climeworks ?

Climeworks est là depuis plus de vingt ans : ce sont les pionniers du direct air capture, avec un très beau développement technologique, mais cela reste la première génération de cette technologie. Leur produit, c’est du CO₂ : ils le commercialisent, avec des modèles économiques construits autour des crédits carbone et du stockage du CO₂. Nous, nous n’avons pas la possibilité de vendre du CO₂ : nous vendons uniquement du méthanol. Il y a eu une première génération de DAC comme Climeworks, puis des secondes générations qui ont optimisé certains éléments de cette chaîne de valeur, et il y a une troisième génération, que l’on peut qualifier de « DAC réactif », où l’on fait réagir le CO₂ capté directement à la surface du matériau : c’est notre approche.

Le maritime et l’aviation sont des secteurs difficiles à décarboner : où en est l’adoption de ces carburants ?

Il faut se mettre à la place de ces acteurs : aujourd’hui, il n’y a pas de réelle disponibilité de ces carburants, et leur prix peut être jusqu’à cinq fois plus élevé. Ils ne peuvent pas non plus s’approvisionner partout où ils opèrent. Pour le maritime par exemple, avoir une motorisation méthanol suppose de pouvoir ravitailler le bateau dans différents ports, ce qui veut dire que les e-fuels doivent être disponibles à ces endroits, en quantité suffisante et à un prix intéressant… ce qui n’existe pas encore, à la différence de ce qui a pu se faire avec le GNL. C’est un peu plus le cas pour le biométhanol, mais celui-ci se heurte à des limites liées à la disponibilité de sa matière première. La prochaine étape, c’est d’avoir des e-fuels produits à des volumes suffisants, à un prix compétitif, et disponibles dans un réseau de distribution, pour permettre une adoption massive. C’est une logique assez proche de ce qu’on a connu au tout début du véhicule électrique. Nous sommes donc fortement dépendants de ces acteurs, mais je pense que beaucoup sont prêts à franchir le pas, à condition que cela reste compatible avec leur ligne de business.

Le GIEC estime qu’il faudra capter entre 6 et 16 milliards de tonnes de CO₂ par an d’ici 2050 : cet objectif vous paraît-il atteignable ?

C’est difficile d’y croire. Je me rends compte de ce que signifie l’industrialisation d’une technologie comme celle-ci, en termes de complexité comme de financement. Nous, par exemple, visons la mise en route d’une usine à grande échelle vers 2032, qui produirait, dans le meilleur des cas, 100 000 tonnes de méthanol par an, soit 140 000 tonnes de CO₂ captées, pour un investissement d’un demi-milliard d’euros. Pour passer de ce volume à la fourchette basse annoncée par le GIEC, il y a un facteur considérable. Ce n’est pas impossible, mais il n’y a pas aujourd’hui suffisamment de technologies matures industriellement pour être totalement assurés qu’on y arrive. Il existe un désalignement entre les fonds disponibles pour passer à l’échelle, la maturité actuelle de la technologie, et les objectifs annoncés par le GIEC.

Selon vous, quel est le plus grand obstacle à l’adoption massive de ces technologies ?

Je pense que le frein majeur aujourd’hui, c’est qu’on n’a pas encore démontré que cette technologie est compétitive à l’échelle. Il y a beaucoup de plateaux à franchir sur ce sujet, ce qui crée aussi un environnement frileux et averse au risque. Une fois qu’on l’aura démontré, je pense qu’on n’est pas structuré financièrement pour pouvoir déployer à la hauteur des 6 milliards de tonnes de CO₂ à capter. Pour donner un chiffre simple : même dans le meilleur des mondes, à 100 euros la tonne de CO₂ captée, cela représente 100 € multipliés par 6 milliards – 600 milliards d’euros – qu’il faudrait mettre sur la table pour atteindre ces ordres de grandeur.

Propos recueillis par Pierre Thouverez