Gestion de nos émissions de carbone

Joël Houle : Nous, les êtres humains, sommes dans une situation embêtante en ce qui concerne les émissions de carbone. Notre alimentation, les biens que nous fabriquons, notre consommation d’énergie… Beaucoup de nos activités produisent des émissions de carbone, qui ont des répercussions sur l’environnement dans lequel nous vivons. Est-il possible de préserver notre qualité de vie tout en réduisant nos émissions de carbone? Nos scientifiques travaillent d’arrache-pied pour répondre à cette question. Restez à l’écoute pour savoir comment.

Bienvenue à ce nouvel épisode de La science simplifiée – le balado qui vous parle de l’excellent travail scientifique que font nos experts à Ressources naturelles Canada. Je m’appelle Joël Houle. Comme toujours, nous vous proposons un épisode passionnant. Nous vous parlerons de la gestion du carbone. Vous vous demandez ce que c’est? Eh bien, voilà. La gestion du carbone consiste à prendre des mesures pour mieux contenir et réduire la quantité de carbone que nous rejetons dans l’atmosphère. Il y a tellement d’éléments à prendre en compte. Ça vaut la peine d’écouter. Sur ce, accueillons maintenant notre invité.

Joël Houle : Nous avons avec nous Philippe Navarri de CanmetÉNERGIE à Varennes. Philippe, vous allez bien?

Philippe Navarri : Oui, très bien. Merci.

Joël Houle : Super. Est-ce que vous pouvez commencer par nous parler un peu de vous?

Philippe Navarri : Oui, bien sûr. J'ai une formation de base en génie chimique, avec une Maîtrise et un Doctorat dans le domaine. Au début de ma carrière, j'ai travaillé plusieurs années dans le secteur privé sur des projets de recherche liés à l’énergie et à l’environnement pour différentes industries. J'ai rejoint CanmetÉNERGIE à Varennes il y a maintenant un peu plus de 22 ans, où je suis gestionnaire principal de projets de recherche dans le groupe Optimisation des procédés industriels.

Au fil de ces 22 années, j'ai travaillé sur différents aspects touchant à l'efficacité énergétique, l'optimisation de la récupération de chaleur dans les procédés industriels, l'intégration de nouvelles technologies dans ces procédés pour en améliorer la performance. Depuis quelques années, je travaille plus spécifiquement sur les technologies de captage de CO2 et le potentiel qu'offrent le captage, l’utilisation et le stockage du CO2 comme stratégie pour la décarbonation des procédés industriels.

C'est une stratégie qui vient compléter d’autres stratégies sur lesquelles notre groupe travaille à Varennes, telles que bien sûr l'efficacité énergétique toujours présente, mais aussi l’utilisation de sources d’énergie à faible teneur en carbone, en particulier la biomasse, l’électricité, l’hydrogène. Comme ces sources d’énergie sont en quantité limitée, il est important de déterminer dans quelles applications on devrait les prioriser afin de maximiser l’impact, notamment en termes de réduction de gaz à effet de serre qui nous intéresse aujourd’hui.

Joël Houle : Merci Philippe. Tu as mentionné le CO2. Avant de rentrer dans les détails de la gestion du carbone, on devrait commencer par la base. On parle spécifiquement de quel type de carbone et pourquoi est-ce qu'on veut le gérer?

Philippe Navarri : C’est une question bien vaste dont on pourrait parler longuement. Vous savez que notre économie utilise de grandes quantités de ressources d’origine fossile non renouvelables comme le gaz naturel, le pétrole ou encore le charbon, et qu'on utilise comme sources d'énergie pour produire de l'électricité et de la chaleur dont on a besoin pour notre vie de tous les jours, mais également dans nos activités industrielles, qu'on utilise aussi comme carburant pour nos véhicules ou comme matières premières pour de nombreux produits.

Lorsqu'ils sont utilisés comme sources d'énergie, ces combustibles fossiles sont brûlés et lorsqu'ils sont brûlés, ils relâchent l’énergie que l’on recherche et qui nous intéresse, mais ils sont transformés en dioxyde de carbone, du CO2 gazeux qui est émis à l'atmosphère. Ce CO2 est un principal gaz à effet de serre dont l’accumulation dans l'atmosphère contribue au réchauffement planétaire et au changement climatique, que l’on observe de plus en plus un peu partout sur la planète avec des périodes de sécheresse et leurs conséquences sur les réservoirs d'eau, les réserves d'eau qui baissent, la fonte des glaciers qui disparaissent progressivement, des incendies plus fréquents ou des épisodes orageux particulièrement intenses.

Lorsqu'on parle de gestion du carbone, il s'agit de réduire par toutes les façons possibles les quantités de carbone qu'on utilise, et pour le carbone qui est utilisé et qui est transformé en CO2, éviter qu'il ne soit émis dans l'atmosphère. Que ce soit en l'utilisant pour faire d’autres produits utiles ou en le stockant profondément dans le sous-sol. Ça, c'est le stockage géologique. En quelque sorte le remettre là où il se trouvait avant son extraction, mais sous une autre forme.

Joël Houle : Qu'est-ce qu'on fait présentement au Canada au sujet de la gestion du carbone?

Philippe Navarri : Le Canada fait partie des 196 signataires de l'accord de Paris. qui se sont engagés à mettre en place des mesures pour limiter collectivement la hausse de la température moyenne à l'échelle planétaire en bas de 1,5 à 2 degrés, et à atteindre la carboneutralité à horizon 2050. Au Canada, cela se traduit par la mise en place d'un certain nombre de mesures qui visent à atteindre la carboneutralité en 2050 comme mentionné, mais aussi à réduire de 40 % en dessous des niveaux de 2005 d’ici 2030 comme étape intermédiaire.

Plus spécifiquement encore, l'année dernière, le Canada a publié le Plan de réduction des émissions pour 2030. C'est une feuille de route qui permet d’atteindre ces objectifs au moyen d’un éventail de mesures. En particulier, d'importants investissements qui se chiffrent en milliards de dollars sont dédiés à ce plan de réduction des émissions. Par exemple, pour financer la recherche et développement sur des nouvelles technologies de l'énergie, également pour aider les industries à se décarboner en adoptant des procédés de fabrication moins énergivores, plus efficaces et qui permettent de réduire de façon drastique leurs émissions.

Le gouvernement met en place également des nouvelles normes, des règlements, qui visent à réduire l’intensité carbone de certains produits, en particulier les combustibles et les carburants, ou encore, une tarification sur le carbone qui est émis à l’atmosphère; le tout visant à atteindre les objectifs de réduction de gaz à effet de serre et, ultimement, la carboneutralité en 2050.

Le gouvernement fédéral n’est pas le seul à agir dans ce domaine-là. Bien sûr, les provinces et les territoires ont un rôle important et elles ont leurs propres objectifs de décarbonation et leurs propres plans d’action, accompagnés de plans d’aide financière et de gestion du carbone. C'est très important, parce que chaque province et territoire a ses particularités, ses différences en termes de population, de géographie, de tissu industriel, de sources d’émissions de CO2; également en matière de réglementation, par exemple sur le stockage géologique de carbone qui n’est pas du tout homogène à travers le pays en fonction des provinces; des différences aussi en matière de sources d’énergie qui sont disponibles dans les différentes provinces, la part des énergies renouvelables ou le coût.

C’est très important que chaque province et territoire ait sa propre approche alignée sur l’objectif général du pays. Comme autres acteurs, il y a aussi les universités, les groupes de recherche, les développeurs de technologies, qui travaillent à comment utiliser au mieux les technologies existantes, mais aussi à développer la nouvelle génération de technologies encore plus efficaces, à moindre coût, qui peuvent s'appliquer dans tous types d’usines à travers le pays, que ce soit des grandes ou des moins grandes usines que nous avons, puisque la décarbonation, la gestion du carbone, est une affaire de tous.

Qu'on soit un grand émetteur, un moyen émetteur ou un petit émetteur, il faut offrir des solutions à l’ensemble du tissu. Pour finir, il y a également les industries elles-mêmes qui se fixent des cibles de réduction de leurs émissions de CO2, qui ont leur propre plan d'action et qui cherchent à définir des stratégies de décarbonation. En premier lieu, en réduisant le plus possible les intrants qui contiennent du carbone d'origine fossile, cela va du changement technologique de procédés au changement de sources d'énergie pour de l'électricité décarbonée ou de la biomasse par exemple.

Pour le CO2 qui est émis et qu'on ne peut pas éliminer par les mesures précédentes, qu'est-ce qu'on peut faire ? Il faut le capter par une technologie qui est adaptée à l'usine, le transporter pour le transformer en d’autres produits à valeur ajoutée ou le stocker géologiquement de façon permanente. La question subséquente, c’est où stocker de façon permanente ? Quelle est la capacité de stockage ? Pour combien de temps et comment l’y transporter ? Ce sont de grandes questions que l'industrie se pose et sur lesquelles nous à CanmetÉNERGIE on essaie d'apporter des solutions.

Joël Houle : Il semble y avoir plusieurs parties impliquées dans la gestion du carbone; Tu as mentionné l'industrie des provinces. Au point de vue fédéral, il y a plusieurs ministères et agences fédéraux qui sont impliqués. Quel est le rôle spécifiquement de ressources naturelles Canada dans l'ensemble?

Philippe Navarri : Oui, c'est effectivement le cas. Notre ministère, Ressources naturelles Canada, offre plusieurs programmes de financement pour des projets qui sont réalisés en interne, mais aussi, pour la grande part des propositions de projets venant de l'industrie et de l'université, lorsqu'il s'agit de certains projets de recherche. En plus de financements pour soutenir les projets en matière de gestion du carbone, Ressources naturelles Canada mène elle-même des activités de recherche et développement dans ces trois centres de CanmetÉNERGIE dédiés à l'énergie.

Je travaille à celui de Varennes qui est proche de Montréal. Les deux autres sont situés à Ottawa et à Devon, proche d'Edmonton. Chacun de ces centres a des domaines d'intervention particuliers et des expertises complémentaires. À Devon, on travaille davantage sur les hydrocarbures. Comment limiter leur impact et diversifier les débouchés issus de cette ressource dont les provinces de l'Ouest possèdent en grande quantité.

Ottawa intervient dans des domaines très variés, allant du transport aux bâtiments, aux énergies renouvelables, mais également les systèmes énergétiques pour les régions éloignées et la gestion du carbone, bien évidemment. À Varennes, nous intervenons sur les bâtiments efficaces et intelligents, l’intégration des énergies renouvelables et l’optimisation des procédés industriels à faible émission de GES. Il faut noter également que les centres de CMAT (CanmetMATÉRIAUX), qui est dédié aux matériaux et de CanmetMINES qui est dédié au secteur minier ont également des activités de recherche, en lien avec la gestion de carbone.

Puis, nos centres sont amenés bien sûr à travailler ensemble, sur des sujets d'intérêt commun afin de maximiser les synergies comme c'est le cas par exemple avec CanmetÉNERGIE Ottawa pour le développement de projet comme le « National CCUS Assessment Framework » (une plateforme pour la planification de réseaux de transport de CO2 à l’échelle nationale), qui est un projet d'envergure permettant de définir quel est le potentiel offert par le CCUS et à quel coût pour une cible de réduction de gaz à effet de serre donnée, et comment mettre en place l'infrastructure nécessaire, pour le transport du CO2 depuis les émetteurs jusqu'aux sites de séquestration.

Joël Houle : Vous Philippe, vous êtes chercheur. Quel genre de recherche est-ce que vous faites?

Philippe Navarri : Oui, dans le groupe Optimisation des procédés industriels de Varennes, nous travaillons beaucoup bien sûr sur la décarbonation des procédés industriels. On utilise énormément la simulation de procédés, les analyses techno-économiques, les analyses de cycle de vie qui nous permettent de déterminer quel est l'impact des nouvelles technologies, d'un changement de combustible (dans un procédé industriel ou dans une industrie au complet) par des sources d'énergie décarbonées.

Je le mentionnais précédemment, l'utilisation de biomasse, l'utilisation d'électricité, l'utilisation d'hydrogène dont on parle de plus en plus, mais il faut savoir que ces sources d'énergie-là sont en quantités limitées et qu'il est absolument nécessaire de les utiliser au bon endroit pour avoir le maximum d'impact. Tout ceci se fait à travers de analyses en prenant en compte plusieurs critères d'évaluation. Et ces analyses multicritères nous permettent de dresser un portrait et des feuilles de route pour déterminer des ordres de mérite sur les avancées technologiques et l'utilisation des sources d'énergie pour répondre à des besoins particuliers.

Pour ma part, je travaille sur plusieurs projets liés à la gestion du carbone. Je pourrais mentionner, par exemple, l'utilisation du CO2. Une fois qu'il a été capté, ce CO2 on peut, comme je le disais soit le séquestrer, soit l'utiliser pour fabriquer d'autres produits. Comme type de produit que l'on peut faire, on peut penser à des produits qui viendraient substituer en partie ou totalement un produit d'origine fossile qui est utilisé et pour lequel, pour l'instant, il y a très peu d'alternatives ou d'autres solutions.

On parle très souvent du secteur de l'aviation, pour lesquels l'électrification ou l'utilisation d'hydrogène n'est pas encore développé et ne le sera pas avant pas mal d'années. On peut convertir le CO2 en carburant d'aviation synthétique qui viendrait remplacer une partie ou totalement le kérosène produit à partir de pétrole qui est actuellement utilisé.

Une autre application que l'on regarde dans mon équipe, c'est l'utilisation du CO2 pour fabriquer des plastiques et des polymères. Là aussi remplacer les plastiques d'origine fossile. L'avantage, c'est qu'une fois capté, ce CO2 est en quelque sorte encapsulé, capturé dans la matrice du polymère. Il fait intégralement partie du polymère, il est sous forme solide et n'est pas remis à l'atmosphère. C'est une forme de séquestration sur une moins longue période que la séquestration géologique, mais au moins sur plusieurs années, voire sur plusieurs décennies.

Enfin, un grand projet que nous menons en collaboration avec le centre de CanmetÉNERGIE à Ottawa, qui consiste à développer une plateforme de modélisation et d'optimisation de la chaîne de valeur du CO2 depuis les sources d'émissions jusqu'aux sites de séquestration qu'on nomme en anglais le « National CCUS Assessment Framework » (une plateforme pour la planification de projets de CUSC - captage, utilisation et séquestration du CO2 - à l’échelle nationale), qui nous permet de répondre à différentes questions sur comment relier les sources d'émissions aux sites de séquestration.

Dans ce modèle on prend en compte tous les modes de transport possibles, que ce soit par pipeline, par train, par bateau ou même par camion, ainsi que de nombreuses contraintes géographiques comme la nature du sol, les zones protégées, les cours d'eau, les routes pour définir finalement le meilleur tracé qui minimise le coût de l'ensemble de la chaîne de valeur,  incluant le captage, le transport et le stockage de façon à pouvoir vraiment définir la meilleure stratégie pour cette filière de captage-stockage du carbone. Cette infrastructure de transport de CO2 est à établir en grande partie, elle n'existe pas actuellement au Canada et cela demande un haut niveau de collaboration, en particulier entre les provinces, car plusieurs régions du Canada ne disposent pas de site propice au stockage géologique à proximité les sites d'émissions.

Le CO2 va devoir être transporté sur d'assez longues distances entre les provinces, et peut-être avec certains États américains si cela est possible. car dans certains cas des sites de séquestration au nord des États-Unis sont plus proches que certains sites de séquestration au Canada. Une partie du transport du CO2 pourrait aussi être réalisée par train parce qu'on a un réseau ferroviaire qui est déjà bien établi, mais le coût est assez élevé. On pourrait aussi réutiliser certaines infrastructures de transport de gaz non utilisées. En résumé, il n'y a pas de recette unique en ce qui concerne la stratégie pour définir où capter les émissions de CO2, où les séquestrer et par quels modes de transport les amener des émetteurs aux points de stockage. Chaque région est un cas particulier, il doit être étudié au cas par cas, mais aussi dans un cadre un peu plus large en regardant les régions voisines, donc les provinces voisines ou les États américains voisins. C'est ça que vise le « National CCUS Assessment Framework », c'est offrir une vision globale de l’infrastructure qui serait nécessaire en matière d'optimisation de la chaîne de valeur du CO2, et d'apporter des réponses en termes de potentiel de réduction de gaz à effet de serre et de coût pour la mise en œuvre de ces projets-là.

Joël Houle : C'est vraiment une gamme variée et super intéressante comme recherche. Avec tous les efforts qu'on fait ici à Ressources Naturelles Canada en appui aux partis qu'on travaille avec, des provinces, de l'industrie et nos partenaires à l'échelle internationale, c'est quoi qu'on veut accomplir avec la gestion du carbone? C'est quoi le but ultime?

Philippe Navarri : Le but ultime c'est vraiment de rendre notre économie la plus carbone neutre possible. On le sait, l'accumulation du CO2 dans l'atmosphère a des impacts sur notre climat. L'impact sur le climat se traduit sur les dérèglements climatiques. Je l'ai mentionné précédemment, des feux de forêt qu'on connaît actuellement à la grandeur du Canada, des inondations très importantes ailleurs dans le monde, une multitude de tornades qui se développent, la disparition progressive de nos glaciers. Il faut absolument limiter le plus possible ses émissions, l'accumulation de CO2 dans notre atmosphère, et c'est la raison pour laquelle toutes ces économies, tous ces pays se sont engagés dans la voie de la carboneutralité d'ici 2050 parce qu'en fin de compte, je dirai le but ultime, c'est de simplement préserver la qualité de la vie sur la planète.

Joël Houle : Si nos auditeurs souhaitent obtenir de plus amples renseignements sur la gestion du carbone, avez-vous des ressources en ligne à leur recommander?

Philippe Navarri : Je dirais, la plupart des ministères du gouvernement fédéral ont, que ce soit Ressources naturelles Canada, que ce soit Environnement et Changement Climatique Canada, et d'autres ont de l'information sur les actions prises par le Canada pour gérer le carbone, réduire les émissions de gaz à effet de serre. Au niveau provincial également. Chacune des provinces, je le mentionnais, dispose de sites internet décrivant la stratégie de gestion du carbone et l'ensemble des programmes qui sont disponibles. Puis également au niveau international, il y a différentes sources d'information de l'Agence Internationale de l'énergie (en anglais), qui est un portrait plus global à l'échelle de l'ensemble des économies mondiales, donc est une source inépuisable d'informations sur la gestion de carbone depuis des dizaines d'années. Il y a également d'autres initiatives comme Mission Innovation (en anglais) qui reprend également toutes sortes d'activités liées à la gestion du carbone dans différentes économies, différents pays, en particulier le Canada. Chacune de ces entités dispose des sites Internet où trouver de l'information pertinente sur le sujet.

Joël Houle : C'est parfait. Merci beaucoup Philippe d'avoir pris le temps de venir jaser avec nous aujourd'hui.

Philippe Navarri : Ça m’a fait plaisir.

Joël Houle : Nous avons une relation très complexe avec le carbone, et je crois que Philippe l’a très bien décortiquée pour nous. Si vous souhaitez en savoir plus sur la gestion du carbone et les émissions, nous vous invitons à consulter les liens figurant dans la description de l’épisode.  Si vous avez aimé cet épisode, abonnez-vous à notre chaîne. Vous pouvez aussi nous envoyer des commentaires ou partager l’épisode sur les médias sociaux. La science simplifiée a aussi un site Web et une chaîne YouTube que je vous recommande de visiter! Nous avons des articles et des vidéos intéressants sur le travail scientifique exceptionnel qui se fait ici à Ressources naturelles Canada. Les liens se trouvent aussi dans la description de notre épisode. Merci de votre écoute! Ne ratez pas notre prochain épisode.