Work Package 3 : Technologies quasi-matures et leviers de mise en œuvre

Objectifs

Surmonter les verrous scientifiques et technologiques dans la mise à l'échelle des technologies les plus matures d'utilisation du CO₂ afin de produire des prototypes de démonstration.
Établir une vue d'ensemble des différentes politiques publiques en faveur de la maitrise de la concentration du CO₂ et de leur articulation.

Tâche 3.1 Les microalgues comme fournisseurs de biocarburants

En utilisant l'acide formique et l'énergie solaire, des souches de microalgues captent le CO₂ atmosphérique et accumulent sous forme de molécules riches en énergie, notamment des lipides - précurseurs directs de biocarburants, avec un rendement prometteur. Nous étudierons la mise à l'échelle de ces usines cellulaires photosynthétiques à partir de considérations à la fois fondamentales (influence de la concentration du milieu de croissance sur le comportement de développement des microalgues) et techniques, telles que l'économie d'énergie (répartition de l'énergie solaire entre la photosynthèse et son utilisation pour la production) et l'extraction (continue) des produits d'intérêt. Les travaux décrivant les précédentes tentatives de développement de telles technologies à base de microalgues contribueront également aux tâches 1.3 et 3.3 en tant qu'exemples concrets.

Tâche 3.2. (Co-)électrolyse du CO2

Plusieurs technologies d'électrolyse de l'eau en hydrogène et en oxygène, utilisant de l'électricité à faible teneur en carbone, sont à un stade avancé de développement, la technologie de la cellule d'électrolyse à oxyde solide à haute température (SOEC HT) étant au niveau de prototype de démonstration. Nous étudierons la transposition des technologies ci-dessus à l'électrolyse du CO₂, ou à sa co-électrolyse (flux H₂O/CO₂), pour la production de monoxyde de carbone (CO) ou de gaz de synthèse. Ceci nécessitera plusieurs adaptations, facilitées par la structure modulaire des cellules. En particulier, des données sur la relation structure-activité seront recueillies pour le réglage fin de la cathode afin d'éviter la formation de coke.

Tâche 3.3. Transformations en aval de l'électrolyse de l'eau

L'hydrogène issu de la (photo)-électrolyse de l'eau peut réagir avec le CO₂ ou le CO pour donner du méthane ou du méthanol, ou pourrait conduire à la production d’urée en présence d'azote. Des (bio)réacteurs conçus pour accueillir de telles réactions (bio)catalysées seront développés.

Tâche 3.4. Stratégie industrielle et politique publique

La sociologie économique examinera les conditions institutionnelles et politiques d'un soutien public au développement à grande échelle de ces technologies. Différents types de politiques se recoupent : soutien économique ciblé pour la recherche et le développement des technologies de capture du CO₂, soutien aux énergies renouvelables, et politique environnementale générale pour la réduction des émissions de CO₂ comme le système européen d'échange de quotas d'émission. Cette tâche examinera l'articulation des différentes politiques publiques et s'interrogera sur la stratégie des acteurs industriels investissant dans ces technologies ou les intégrant dans leurs installations émettrices de carbone. L'objectif est de comprendre comment les acteurs industriels intègrent les incertitudes politiques, réglementaires et économiques dans leur stratégie et tentent de les réduire en contribuant à la définition des politiques publiques. Il pourrait être pertinent d'étudier comment la comptabilité carbone devrait être mise en œuvre par les entreprises industrielles et d'étudier le lien entre les technologies et le mix énergétique.

Work Package 1

Work Package 2