Depuis les années 2000, le Carbon capture, utilization and storage (CCUS) apparaît dans les rapports du GIEC comme un levier potentiel pour les secteurs où la décarbonation pure est difficile. En 2005, le même groupe publie un rapport spécial qui analyse l’ensemble de la chaîne, du captage à la valorisation, en soulignant son rôle dans les trajectoires de réduction des émissions.
En France, le CNRS a confié à la mission Impact la mission d’évaluer les retombées sociétales de ces travaux. L’étude porte sur les dimensions économiques, politiques, environnementales, sociales, culturelles et sanitaires, afin de mesurer à quel point les avancées scientifiques peuvent se transformer en filières industrielles viables.
Des émissions partielles impossibles à éliminer: le pari du CCUS
Fabrice Lemoine, professeur en énergétique au sein du PEPR Spleen rappelle que « Une grande partie de l’énergie consommée sert à produire de la chaleur, encore largement issue de combustibles fossiles ». Il ajoute que remplacer ces combustibles ne suffit pas toujours: certaines émissions sont inhérentes aux procédés industriels. « Quand on fait de l’acier, on émet beaucoup de CO2. Encore plus quand on fait du ciment, car le fait de calciner du carbonate de calcium dégage intrinsèquement du CO2 », explique-t-il en citant l’exemple d’une cimenterie à Istanbul.
Le premier maillon du CCUS consiste donc à séparer le CO2 du flux de gaz qui quitte l’installation. Les technologies à base de solvants existent, mais la régénération de ces solvants est très énergivore. « L’un des enjeux, c’est de baisser cette pénalité énergétique », souligne Lemoine, qui travaille aujourd’hui sur des réacteurs compacts et des matériaux innovants capables de séparer le CO2 avec un moindre coût énergétique.
Matériaux de nouvelle génération pour capter le CO2
David Farrusseng et Christian Serre, équipes du CNRS, explorent les MOFs (Metal-Organic Frameworks). Ces réseaux poreux, formés de nœuds métalliques liés à des ligands organiques, peuvent agir comme des « éponges à CO2 ». « Les MOFs peuvent retenir préférentiellement certaines molécules », indiquent-ils, tout en visant une régénération facile et peu consommatrice d’énergie. Le défi actuel consiste à concilier performance sélective, coût de production, disponibilité des matières premières et possibilité de fabrication à grande échelle.
Une autre voie consiste à modifier la combustion elle-même. En pratiquant l’oxycombustion on alimente le foyer d’oxygène pur, ce qui génère un flux de CO2 beaucoup plus concentré et limite les besoins en séparation en aval. Cette approche, présentée comme complémentaire aux solutions matérielles, vise à réduire les dépenses énergétiques associées au captage.
Stockage géologique et valorisation: les étapes suivantes
Une fois le CO2 isolé, il faut le conditionner, le transporter puis choisir entre stockage et utilisation. Catherine Dargemont, responsable de la mission Impact du CNRS, précise que « L’industriel émetteur n’est pas celui qui fait forcément le captage, le transport, la liquéfaction, le stockage ou la valorisation ». Cette répartition des responsabilités explique la fragmentation actuelle du secteur: une usine peut installer un module de captage sans disposer d’infrastructure de transport, tandis qu’une canalisation n’est rentable que si elle alimente un volume suffisant de CO2.
Le stockage géologique reste la solution la plus étudiée. Des projets comme le pilote de Rousse (Pyrénées-Atlantiques) permettent de suivre le comportement du CO2 injecté dans des formations profondes. Le Greensand inauguré en septembre 2026 au Danemark, est le premier site de stockage offshore en mer du Nord, utilisant une ancienne plateforme pétrolière comme réservoir souterrain.
Le « U » du CCUS ouvre quant à lui des perspectives de valorisation. Les équipes de Marc Fontecave et Marc Robert travaillent sur l’électrocatalyse du CO2 pour produire des hydrocarbures, du méthanol ou de l’éthylène. Fabrice Lemoine rappelle que « le CO2 est un gaz chimiquement très stable ».
Comme le précise Lemoine, « on ne décarbonne pas la chimie, on la défossilise »: l’industrie chimique continuera à requérir du carbone, mais une partie pourra provenir du CO2 plutôt que du pétrole ou du gaz.
L’ensemble des compétences françaises (matériaux, catalyse, géologie, modélisation, sciences humaines) sont aujourd’hui regroupées sous le PEPR Spleen et le PEPR Sous-sol bien commun. Le défi reste de les transformer en une chaîne de valeur industrielle cohérente, soutenue par des politiques de prix du carbone stables et un cadre réglementaire clair. Sans cela, le risque est de laisser le progrès technologique aux mains d’acteurs étrangers, alors même que la France possède les bases scientifiques nécessaires.
