Les impacts technologiques de l'évolution du mix énergétique et ses conséquences sur l'outil industriel et les réseaux

D. LES TECHNOLOGIES DE CAPTURE ET STOCKAGE DU CARBONE POURRAIENT CONDUIRE UNE INDUSTRIE FUTURE PRESQUE TOTALEMENT DÉCARBONÉE À ÉLIMINER SES ÉMISSIONS RÉSIDUELLES ET ATTEINDRE LE « NET ZÉRO »

1. La « capture et stockage du carbone », un instrument de décarbonation des émissions incompressibles industrielles soutenu par les stratégies françaises et européennes

Malgré les progrès en matière d'efficacité énergétique, d'électrification et de substitution des intrants émetteurs de dioxyde de carbone, une part des émissions industrielles de gaz à effet de serre demeure difficilement évitable à court et moyen terme. Ces « émissions incompressibles » se concentrent dans quelques secteurs pour lesquels les voies de leur réduction restent incertaines. Elles résultent principalement de processus physico-chimiques intrinsèques à certaines productions, notamment la réduction du minerai de fer en sidérurgie, la décarbonatation du calcaire dans la fabrication du ciment et les réactions chimiques de base dans la chimie minérale (fabrication d'acide nitrique, d'ammoniac ou d'hydrogène gris).

La Stratégie nationale bas-carbone fixe à l'industrie française un objectif ambitieux : la réduction de 81 % des émissions de CO₂ à l'horizon 2050 par rapport à 2015. Les 19 % restants sont considérés comme des émissions incompressibles^116(*).

La « capture et stockage du carbone » (CCS, Carbon Capture and Storage) apparaît dès lors comme une démarche stratégique pour traiter ces émissions. Son déploiement est considéré comme un levier de la transition écologique par le GIEC^117(*) et l'AIE^118(*).

Au niveau européen, la Commission a fait du développement du CCS et du CCUS (Capture, Utilisation et Stockage du Carbone) un pilier de la neutralité climatique à horizon 2050, inscrivant cette démarche dans le règlement pour une industrie « zéro net » (Net-Zero Industry Act, NZIA). Ce règlement fixe notamment un objectif de 50 millions de tonnes de CO₂ captées et stockées annuellement d'ici 2030, en accompagnant la création d'infrastructures transfrontalières de transport et de stockage^119(*). L'Union européenne soutient plusieurs projets pilotes par l'intermédiaire du programme Horizon Europe.

En France, la Stratégie nationale bas-carbone et la Programmation pluriannuelle de l'énergie (PPE) considèrent le CCS comme indispensable à la décarbonation des secteurs à émissions incompressibles. L'État accompagne les territoires industriels dans le déploiement du CCUS via l'appel à projets France 2030 « Zone Industrielle Bas Carbone »^120(*). À court terme, les hubs industrialo-portuaires du Havre, Dunkerque, Saint-Nazaire et de l'axe Rhône devraient capter entre 4 et 8 millions de tonnes de CO₂ par an d'ici 2030. Le cadre réglementaire est également en cours d'adaptation afin d'assurer la traçabilité, la sécurité et la comptabilité carbone des flux captés.

2. Le CCS est organisé autour d'une chaîne de technologies innovantes pour le captage du carbone, son transport puis son stockage

a) Les technologies de captage du CO2 industriel

Le captage du CO₂ industriel s'effectue actuellement sur les fumées en « post-combustion »^121(*). Ce procédé consiste à extraire le CO₂ des gaz évacués par les cheminées d'usine en aval de la combustion qui les a produits. On utilise pour cela des solvants ayant une forte affinité pour le dioxyde de carbone. Cette étape est suivie de la séparation du CO₂ du solvant en vue de ses éventuels transport et stockage. Du fait des contraintes chimiques, la méthode de captage du CO₂ par post-combustion est fortement consommatrice d'énergie et très coûteuse^122(*).

D'autres techniques sont à l'étude. Le captage en « oxy-combustion » vise à améliorer l'efficacité de la méthode précédente en effectuant la combustion avec de l'oxygène pur. L'augmentation de la concentration des fumées en CO₂ qui en résulte permettrait un meilleur rendement. Par rapport à la post-combustion, elle nécessite cependant une modification plus poussée de la chaîne de production, puisqu'elle doit être intégrée dans la chambre de combustion. Elle est de ce fait moins développée. Inversement, le captage en « pré-combustion » vise à remplacer les gaz carbonés avant même leur combustion ; il fait face à de plus grandes contraintes techniques liées à son intégration en amont du procédé de production.

Une trentaine de dispositifs de captage étaient en exploitation dans le monde en 2022 dans l'industrie et la production d'énergie, permettant de capter 35 à 40 millions tonnes de CO₂ par an. Ceci est à comparer aux 3 160 millions de tonnes de CO₂ émises par l'industrie mondiale^123(*).

En France, l'IFPEN et Axens développent et commercialisent respectivement un pilote de démonstration du procédé DMX de captage du dioxyde de carbone, avec le soutien de Horizon Europe. Il est opérationnel depuis 2023 sur le site des hauts fourneaux d'ArcelorMittal à Dunkerque^124(*). Il s'inscrit dans la démarche d'amélioration de l'efficacité énergétique de ces procédés nécessaire à leur plus grand déploiement.

D'autres expérimentations se passent de solvants, évitant ainsi l'étape de séparation du CO₂, qui est la plus consommatrice d'énergie. La startup lyonnaise Revcoo teste un pilote industriel sur un site de production de chaux d'Eiffage^125(*). Sa capacité n'est encore que de 1 000 tonnes de CO₂ par an, mais il a vocation à capturer l'ensemble des émissions du site à l'horizon 2030.

b) Filière transport, filière stockage

Le transport et le stockage du CO2 sont des chaînons essentiels de la filière CCS. Le CO₂ capté en aval des usines doit être acheminé vers un lieu de stockage pérenne qui garantisse sa séquestration durable.

Le transport s'effectue sous forme liquide ou gazeuse, par pipeline ou navire, selon les volumes et la distance. Le développement d'un réseau européen de transport de CO₂ est en cours de planification, notamment pour relier les grands bassins industriels continentaux aux zones de stockage situées sous la mer du Nord. Le droit international oppose certains obstacles au transport transfrontalier de CO₂, que des modifications récentes ont cependant atténués. La ratification par la France en 2025 d'un amendement à la Convention de Londres^126(*) lève certaines de ces contraintes et autorise l'exportation du CO₂ produit en France à des fins de séquestration géologique sous-marine. Elle ouvre la voie à son stockage sous la mer du Nord, notamment en lien avec le projet norvégien Northern Lights.

Le stockage s'opère dans des gisements géologiques profonds : aquifères salins, anciens réservoirs d'hydrocarbures ou couches de charbon inexploitables. Ces structures sont choisies pour leur étanchéité et leur stabilité géologique. La Norvège et les Pays-Bas sont pionniers dans ce domaine, avec leurs projets respectifs Northern Lights et Porthos. L'étude EVASTOCO₂ menée pour l'ADEME par le Bureau de Recherches Géologiques et Minières (BRGM) estime à 4,8 Gt^127(*) le potentiel de stockage géologique de CO₂ en France. Le plus grand potentiel de stockage dans les aquifères salins se situe dans le Bassin parisien et le Bassin lorrain. Les capacités en mer, dans le golfe du Lion et sur la façade Atlantique, sont « significatives mais plus théoriques à ce stade ». Cette estimation permet d'envisager de stocker l'équivalent de plusieurs années d'émissions incompressibles industrielles.

c) Le potentiel de réutilisation du carbone capté

Parallèlement au stockage, la réutilisation du CO₂ capté ouvre des perspectives pour l'économie circulaire du carbone. Le CO₂ peut servir de matière première pour produire des carburants synthétiques (méthanol, e-kérosène), des matériaux polymériques ou des carbonates pour l'industrie chimique et la construction. Ces filières demeurent actuellement limitées en volume mais leur potentiel mondial est jugé significatif à long terme. L'ADEME estime que ces usages sont susceptibles de concerner à terme 1 à 2 Gt par an au niveau mondial, soit une multiplication par dix^128(*).

La valorisation du CO₂ est donc à la fois un moyen pour l'industrie de rentabiliser ses installations de capture et une solution de décarbonation pour des secteurs utilisant des intrants carbonés. Ces usages resteront néanmoins limités au vu du fort coût énergétique et financier du processus. Par ailleurs, et contrairement au stockage, la valorisation du CO₂ peut conduire à son rejet dans l'atmosphère. Suivant sa source de production, il pourrait dans ce cas peser dans le bilan carbone national.

3. Le CCS a un impact défavorable sur la consommation énergétique de l'industrie

Le recours aux technologies de capture et stockage du carbone induit des surcoûts énergétiques et financiers significatifs.

Le CCS ne prend donc son sens dans une démarche de décarbonation de l'industrie qu'en étant conduit parallèlement à la réduction des émissions des procédés où les molécules carbonées sont substituables et à une électrification d'ampleur. De même, l'énergie utilisée dans la chaîne du CCS doit être décarbonée. Le coût élevé du CCS impose que son utilisation reste confinée aux seules émissions incompressibles.

Le déploiement à grande échelle du CCS dans l'industrie dépendra de la convergence entre le prix des quotas sur les marchés carbone et le coût de capture du CO₂, dont l'efficacité énergétique est susceptible d'augmenter au fur et à mesure de sa généralisation. Le surcoût énergétique induit devra être pris en compte dans les planifications de la demande énergétique de l'industrie.

4. Au-delà du CCS, certaines innovations technologiques visent à obtenir des « émissions négatives »

Les méthodes de captage et stockage du CO₂ en développement dans l'industrie suscitent l'étude de procédés similaires en vue d'engendrer des « émissions négatives », c'est-à-dire d'éliminer le CO₂ d'ores et déjà présent dans l'atmosphère. L'élimination du dioxyde de carbone, ou EDC, a fait l'objet d'une note scientifique de l'Office^129(*) consacrée aux techniques de géoingénierie. Celle-ci souligne que si ce levier de décarbonation présente des potentialités intéressantes, il ne doit rester qu'une solution de dernier recours du fait de son coût et de sa forte consommation énergétique.

Deux techniques d'EDC utilisant les innovations développées dans le cadre du CCS industriel sont données comme susceptibles de participer à la réduction de la quantité de CO₂ atmosphérique : la bioénergie avec capture et séquestration du carbone (BECSC) et la capture directe dans l'air et séquestration (CDAS).

a) Technologies de BECSC

Les technologies de BECSC consistent à combiner la production d'énergie à partir de biomasse avec la capture et le stockage du CO2 émis lors de la combustion ou de la fermentation. Ce processus retire du carbone de l'atmosphère, la biomasse ayant préalablement absorbé le CO2 par photosynthèse.

En France, ces technologies présentent un potentiel modeste mais pourraient s'implanter dans les secteurs de la production d'électricité à partir de biomasse, la valorisation des déchets organiques ou les distilleries et unités de bioéthanol. Des projets pilotes sont en cours de conception, portés par des acteurs énergétiques et agro-industriels, avec l'objectif de produire des crédits carbone négatifs tout en alimentant le réseau énergétique.

Leur déploiement nécessite toutefois un cadre comptable clair et une cohérence avec les objectifs de durabilité des biomasses fixés par la politique européenne. Leur éventuelle généralisation pose aussi des questions de soutenabilité liées à l'usage des terres.

b) Technologies de CDAS

Les technologies de capture directe dans l'air et séquestration permettent d'extraire directement le CO2 de l'air ambiant grâce à des filtres chimiques ou des dispositifs d'adsorption. Bien qu'elles offrent un potentiel considérable pour réaliser des émissions nettes négatives, elles sont aujourd'hui coûteuses et fortement consommatrices d'énergie. Les premières installations commerciales (Islande, États-Unis) affichent un coût supérieur à 500 €/tCO₂ captée, mais les avancées techniques espérées et des effets d'échelle pourraient réduire peu à peu ces coûts.

En Europe, des programmes de recherche soutenus par Horizon Europe et l'Innovation Fund explorent les conditions d'intégration de ces technologies à proximité de sites de stockage géologique existants. En France, les projets sont à un stade exploratoire, mais un écosystème de startups innovantes se construit, notamment autour de l'Association française pour les émissions négatives (AFEN).

5. Conclusions et perspectives énergétiques

Le captage, l'utilisation et le stockage du carbone sont un complément possible aux autres leviers de décarbonation industrielle. Leur pertinence réside moins dans une capacité à remplacer l'ensemble des mesures d'efficacité énergétique, très hypothétique, que dans un rôle de traitement ciblé des émissions résiduelles et, à long terme, dans la création d'émissions négatives.

Pour l'industrie française, l'enjeu principal consiste désormais à structurer une filière nationale du CO₂, à la connecter aux infrastructures européennes et à sécuriser les conditions économiques nécessaires à son déploiement, telles que la tarification du carbone et la validation de garanties de stockage.

Prise globalement, la filière de capture du carbone pourrait apporter une contribution aux politiques et démarches visant à l'électrification et à la décarbonation du mix énergétique français. L'abondance de l'électricité décarbonée française est un atout majeur alors que les projections de croissance de cette industrie s'accompagnent d'une augmentation de la demande d'électricité associée.

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* ¹¹⁶ Ministère de la transition écologique et solidaire. Stratégie nationale bas-carbone. La transition écologique et solidaire vers la neutralité carbone, mars 2020.

* ¹¹⁷ Le GIEC considère le CCS comme une option pour réduire les émissions industrielles au paragraphe B.6.3 de la Synthèse pour les décideurs. IPCC, 2023: Summary for Policymakers. In: Climate Change 2023: Synthesis Report. Contribution of Working Groups I, II and III to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change [Core Writing Team, H. Lee and J. Romero (eds.)]. IPCC, Geneva, Switzerland, pp. 1-34, doi: 10.59327/IPCC/AR6-9789291691647.001.

* ¹¹⁸ IEA (2023). Net Zero Roadmap. A global pathway to keep the 1.5 °C goal in reach.

* ¹¹⁹ Règlement (UE) 2024/1735 du Parlement européen et du Conseil du 13 juin 2024 relatif à l'établissement d'un cadre de mesures en vue de renforcer l'écosystème européen de la fabrication de produits de technologie «zéro net» et modifiant le règlement (UE) 2018/1724.

* ¹²⁰ Ministère de l'économie, des finances et de la souveraineté industrielle et numérique. (juillet 2024). État des lieux et perspectives de déploiement du CCUS en France.

* ¹²¹ IFPEN, Réduire l'empreinte carbone de l'industrie : captage, stockage et valorisation du CO₂.
https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/enjeux-et-prospective/decryptages/climat-environnement-et-economie-circulaire/reduire-les-emissions-industrielles-co2-captage-et-stockage-du-co2

* ¹²² Delprat-Jannaud, F. « La capture et le stockage du carbone, comment ça marche ? ». The Conversation.
https://theconversation.com/la-capture-et-le-stockage-du-carbone-comment-ca-marche-192673 (23 octobre 2022).

* ¹²³ World Resources Institute. Climate Watch Historical GHG Emissions
( https://www.climatewatchdata.org/ghg-emissions) (septembre 2025).

* ¹²⁴ Axens et IFPEN (14 mars 2024), « Procédé DMX™ de captage de CO2 à Dunkerque : succès pour la démonstration ! ». Communiqué de presse.
https://www.ifpenergiesnouvelles.fr/article/procede-dmxtm-captage-co2-dunkerque-succes-demonstration.

* ¹²⁵ Bonnefous, B. (6 août 2025). « Capturer le CO2 par cryogénie, l'expérience inédite d'Eiffage pour décarboner son industrie ». Le Monde.
https://www.lemonde.fr/economie/article/2025/08/06/capturer-le-co-par-cryogenie-l-experience-inedite-d-eiffage-pour-decarboner-son-industrie_6626959_3234.html.

* ¹²⁶ La France a ratifié le 24 juin 2025 l'amendement à l'article 6 du Protocole de Londres de 1996 à la Convention de 1972 sur la prévention de la pollution des mers résultant de l'immersion de déchets et autres matières.

* ¹²⁷ ADEME (juin 2025). Estimation des capacités de stockage géologique de CO₂ en France métropolitaine.

* ¹²⁸ ADEME (septembre 2021). Avis expert. Valorisation du CO₂ - Quels bénéfices ? Sous quelles conditions ?

* ¹²⁹ Maxime Laisney et Stéphane Piednoir, Note scientifique de l'Office n° 48 - La géoingénierie, octobre 2025, Assemblée nationale n° 1970 (17^ème législature) - Sénat n° 43 (2025-20226).