CCS ou DAC : quelle différence entre captage à la source et captage direct dans l'air ?

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Écrit par Guest User

Dans les trajectoires vers la carboneutralité, le captage du dioxyde de carbone s’impose comme un levier complémentaire aux efforts de réduction des émissions. Au-delà des technologies de production d’énergie propre, certaines solutions visent directement à intercepter ou retirer le CO₂ afin de limiter son accumulation dans l’atmosphère.

Parmi celles-ci, deux approches suscitent un intérêt croissant dans les milieux industriels et scientifiques : le captage à la source, connu sous le nom de CCS (Carbon Capture and Storage)), et le captage direct dans l’air, ou DAC (Direct Air Capture). Bien qu’elles poursuivent un objectif commun, ces technologies reposent sur des logiques, des conditions d’application et des niveaux de maturité très différents.

Le CCS (Carbon Capture and Storage) capture le CO₂ directement à la source, tandis que le DAC (Direct Air Capture) le retire de l'air ambiant, deux approches complémentaires, mais fondamentalement différentes dans leur logique et leurs applications.

CCS et DAC : deux approches pour capturer le CO₂

Le CCS et le DAC se distinguent avant tout par le moment et l’endroit où ils interviennent dans le cycle du carbone. Le premier capte le CO₂ directement à la source, avant son émission dans l’atmosphère, tandis que le second agit en aval en extrayant le CO₂ déjà présent dans l’air ambiant. Cette différence structurelle influence leur fonctionnement, leurs coûts et leurs contextes d’application.

Elle repose notamment sur un facteur clé : la concentration en CO₂ dans le milieu traité. La concentration correspond à la quantité de dioxyde de carbone présente dans un gaz, généralement exprimée en pourcentage volumique ou en parties par million (ppm).

  • Le CCS opère sur des flux de gaz à forte teneur en CO₂, issus des gaz de combustion industriels ou des effluents de cimenteries et de centrales. Cette concentration élevée rend la capture à la fois techniquement plus simple et économiquement plus accessible.

  • Le DAC, à l'inverse, traite l'air ambiant où le CO₂ est très dilué (environ 420 ppm), ce qui implique de traiter de grands volumes d'air pour isoler des quantités significatives de gaz carbonique.

  • Selon le Département de l'énergie américain, le DAC se définit précisément par le fait qu'il ne dépend pas de concentrations en CO₂ supérieures à la moyenne causées par des sources ponctuelles voisines [3].

Tableau 1 — CCS vs DAC : comparaison des paramètres clés

Paramètre CCS (captage à la source) DAC (captage direct dans l'air)
Source de CO₂ ciblée Émissions industrielles concentrées Air ambiant (≈ 420 ppm)
Concentration en CO₂ traitée Élevée (gaz de combustion ou de procédé) Très faible (< 0,05 % vol.)
Emplacement typique Sur site industriel ou énergétique Indépendant des sources d'émission
Type de technologie Absorption/adsorption sur flux de gaz Sorption chimique ou physique en boucle fermée
Objectif principal Éviter les émissions à la source Retirer les émissions déjà présentes
Maturité technologique Commercial à grande échelle Émergent

Des rôles complémentaires dans la transition énergétique

Cette différence de fonctionnement se traduit par des rôles distincts dans les stratégies de décarbonation. L'IRENA souligne que les secteurs difficiles à décarboner — notamment le transport longue distance et l'industrie lourde — nécessitent une combinaison d'efficacité, d'électrification, d'hydrogène, de chaleur renouvelable et, si nécessaire, de captage ou de retrait du CO₂. Dans cette logique, le CCS intervient là où les émissions peuvent être interceptées à la source, tandis que le DAC joue un rôle croissant pour compenser les émissions résiduelles difficiles à éviter, ainsi que pour traiter les rejets historiques déjà accumulés dans l'atmosphère [1]. Ces deux rôles distincts, loin de s'opposer, s'articulent de façon complémentaire, ce qui justifie d'examiner chaque procédé séparément.

Le CCS : capturer le CO₂ à la cheminée de l'industrie

Le Carbon Capture and Storage (CCS), ou dans sa version élargie le CCUS, qui ajoute une dimension d'utilisation du CO₂ capté, est la technologie de captage du carbone la plus mature à ce jour. Son principe repose sur une logique simple : intercepter le CO₂ concentré avant qu'il soit rejeté dans l'atmosphère, directement là où il est produit.

Ce procédé s'applique aux grandes sources ponctuelles d'émissions, c'est-à-dire aux installations dont les rejets de CO₂ sont concentrés et mesurables. Parmi les secteurs les plus concernés :

  • Les centrales électriques au charbon, au gaz ou à la biomasse, ainsi que les installations de cogénération (CHP), qui produisent des volumes importants de gaz de combustion riches en CO₂.

  • Les industries de transformation : production d'hydrogène, d'ammoniac, de ciment et de produits chimiques, dont les procédés génèrent des émissions concentrées difficiles à éliminer autrement.

  • Les champs de gaz naturel, où le CO₂ est souvent présent en proportion significative dans le flux extrait et doit être séparé avant toute utilisation [6].

Dans chacun de ces contextes, le CO₂ est capturé directement dans les gaz de combustion ou de procédé, à des concentrations bien supérieures à celles de l'air ambiant. Cette caractéristique réduit considérablement les besoins énergétiques par rapport au captage dans l'air. Le DOE américain désigne cette approche sous le terme de point-source carbon capture, c'est-à-dire le captage à la source ponctuelle, ciblant les procédés industriels, la transformation des combustibles et la production d'électricité [2]. À l'échelle mondiale, environ 40 grandes installations commerciales appliquent déjà des technologies CCUS, capturant collectivement plus de 45 millions de tonnes de CO₂ par an [2].

Transport et stockage géologique

Une fois le CO₂ capturé, celui-ci doit être comprimé, transporté puis injecté en profondeur dans des formations géologiques souterraines — des réservoirs salinifères, ou des gisements de pétrole et de gaz épuisés — où il sera retenu de façon permanente. Ce stockage géologique du CO₂ consiste donc à immobiliser le gaz capté dans des strates rocheuses profondes, imperméables et stables, afin qu'il ne retourne pas dans l'atmosphère.

Les méthodes de stockage potentielles sont variées :

  • L'injection dans des formations géologiques souterraines profondes, comme les aquifères salins ou les réservoirs pétroliers épuisés, constitue la méthode la plus répandue et la mieux documentée.

  • Le stockage dans les fonds marins profonds représente une avenue encore à l'étude, bien que moins développée commercialement.

  • La fixation industrielle sous forme de carbonates inorganiques offre quant à elle une voie de minéralisation du CO₂, le transformant en matière solide stable [6].

L'AIE confirme que le stockage géologique est un moyen éprouvé et efficace d'isoler de façon permanente le CO₂ capturé de l'atmosphère [4]. Elle recommande par ailleurs d'encourager le développement de hubs de transport et de stockage de CO₂ pour soutenir la décarbonation des clusters industriels et favoriser la colocalisation des technologies d'énergie propre avec des sites de stockage géologique [4].

Objectifs et limites du CCS

L'objectif premier du CCS est de réduire les émissions provenant de sources industrielles concentrées dont les émissions sont difficiles à réduire par des alternatives conventionnelles. Ce type de projets s’inscrit déjà dans des chaînes complètes de captage, de transport, de stockage et parfois d’utilisation du CO₂. La base de données CCUS de l’AIE recense notamment les projets affichant une capacité annoncée de plus de 100 000 tonnes par an [5].

Cette technologie comporte toutefois une limite inhérente : elle ne peut pas, à elle seule, traiter les émissions diffuses ou historiques déjà présentes dans l'atmosphère. Cette distinction explique pourquoi le captage direct dans l’air répond à un besoin différent, en visant le CO₂ déjà dispersé dans l’atmosphère.

Le DAC : retirer le CO₂ déjà présent dans l'atmosphère

Contrairement au CCS, le Direct Air Capture (DAC) ne se positionne pas à la cheminée d'une usine. Il s'attaque directement à l'air ambiant, là où le CO₂ est extrêmement dilué. Cette caractéristique en fait une technologie de retrait du carbone, plutôt qu’un outil de prévention des émissions à la source.

Le DAC se définit comme une technologie qui régénère un milieu de capture en boucle fermée et/ou utilise un contacteur mécanique pour séparer chimiquement ou physiquement le CO₂ directement de l'atmosphère ambiante, sans dépendre de concentrations en CO₂ supérieures à la moyenne causées par des sources ponctuelles voisines [3].

Fonctionnement et emplacement

Sur le plan technique, le DAC utilise des contacteurs mécaniques qui font circuler l'air ambiant à travers des sorbants chimiques — liquides ou solides — qui piègent sélectivement le CO₂. Ce sorbant est ensuite régénéré par application de chaleur ou de pression, libérant un flux concentré de CO₂ prêt à être stocké ou valorisé. Contrairement au CCS, cette approche n'est pas contrainte géographiquement par la proximité d'une source d'émission : elle peut en principe être déployée n'importe où, idéalement là où l'énergie propre est bon marché et abondante, comme les sites solaires, éoliens ou géothermiques.

La définition du DOE précise d'ailleurs explicitement que le DAC exclut la séparation des gaz de combustion ou des gaz de procédés industriels concentrés, ainsi que toute dépendance fondamentale à la proximité de ces sources [3]. C'est ce qui le distingue fondamentalement du CCS et lui confère une flexibilité de déploiement unique.

Concentration visée et défis énergétiques

Le DAC traite l'air ambiant à environ 420 ppm de CO₂, soit une concentration près de 300 fois inférieure à celle d'un gaz de combustion industriel typique. Cette dilution extrême oblige les installations à traiter de très grands volumes d'air pour isoler une quantité significative de gaz carbonique — ce qui se traduit inévitablement par des besoins énergétiques plus élevés par tonne de CO₂ capturée.

La source d’énergie utilisée pour faire fonctionner une installation DAC joue donc un rôle important dans son bilan climatique. Pour que le procédé contribue réellement au retrait net de CO₂, il doit idéalement être alimenté par des sources bas carbone, comme les énergies renouvelables, la géothermie ou l’énergie nucléaire. À l’inverse, une alimentation fortement dépendante des combustibles fossiles pourrait réduire, voire compromettre, les bénéfices climatiques attendus.

Objectifs et rôle dans les scénarios net zéro

Le DAC occupe une place croissante dans les trajectoires climatiques internationales, précisément parce qu'il peut agir là où d'autres solutions ne le peuvent pas. Selon l'AIE, il permet notamment de :

  • Compenser des émissions difficiles à éviter dans le transport longue distance et l'industrie lourde, là où l'électrification directe reste limitée.

  • Agir sur les émissions historiques déjà accumulées dans l'atmosphère, ouvrant la voie à des émissions nettes négatives — un objectif qui dépasse la simple neutralité carbone [1].

Dans le scénario Net Zero Emissions 2050 de l'AIE, les technologies DAC devront capturer plus de 85 MtCO₂ en 2030 et environ 980 MtCO₂ en 2050, à partir d'une capacité actuelle de presque 0,01 MtCO₂ par an [1]. Cette montée en puissance massive souligne l'ampleur du défi technologique et industriel à relever dans les prochaines décennies.

Pour résumer ses caractéristiques distinctives, le DAC se distingue par :

  • Sa flexibilité géographique : il peut être installé indépendamment de toute source industrielle, là où l'énergie propre est disponible.

  • Sa capacité de retrait atmosphérique : contrairement au CCS, il permet d'atteindre des émissions nettes négatives en retirant du CO₂ déjà présent dans l'air.

  • Sa complémentarité avec le CCS : il n'a pas vocation à le remplacer, mais à étendre la portée de la décarbonation aux émissions diffuses et historiques.

  • Son statut de technologie émergente : encore en phase de montée en échelle commerciale, son potentiel climatique à long terme est considérable.

Conclusion

Le CCS et le DAC répondent à des besoins différents dans les stratégies de décarbonation. Le CCS est déjà déployé à l’échelle industrielle, avec environ 40 installations commerciales capturant plus de 45 MtCO₂ par an [2]. Le DAC, de son côté, demeure une technologie émergente, mais l’AIE estime qu’il pourrait atteindre près de 980 MtCO₂ par an d’ici 2050 dans son scénario Net Zero [1].

Cette différence de maturité ne les oppose pas. Elle met plutôt en évidence leur complémentarité : le CCS vise à réduire les émissions à la source, tandis que le DAC permet d’envisager le retrait du CO₂ déjà présent dans l’atmosphère.

À mesure que ces filières se développent, leur déploiement reposera aussi sur des conditions géologiques, énergétiques et industrielles favorables. Le stockage souterrain, l’exploration géologique et les infrastructures de captage apparaissent ainsi comme des composantes étroitement liées de la transition énergétique, un domaine que Squatex suit avec intérêt.

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