Matériaux carbonégatifs et CCUS : vers une approche complémentaire de la gestion du CO₂
Introduction
Le secteur de la construction génère environ 8% des émissions mondiales de CO₂, principalement à cause de la production de béton qui représente l'un des matériaux les plus utilisés au monde. Face à ce défi environnemental majeur, comment transformer ce secteur traditionnellement polluant en un allié dans la lutte contre les changements climatiques?
Des chercheurs du Worcester Polytechnic Institute viennent de dévoiler une innovation qui pourrait apporter une partie de la réponse : un matériau de construction enzymatique capable non seulement de remplacer le béton, mais aussi d'absorber activement le CO₂ atmosphérique. Cette technologie émergente, encore au stade de recherche en laboratoire, s'inscrit dans l'écosystème plus large des technologies de capture, utilisation et stockage du carbone (CCUS).
Pour Squatex, entreprise québécoise spécialisée dans les sciences du sous-sol, cette innovation représente une opportunité fascinante d'observer comment différentes approches de séquestration peuvent se compléter pour atteindre les objectifs climatiques.
Source: Worcester Polytechnic Institute
Une innovation prometteuse : les matériaux de construction carbonégatifs
Des chercheurs américains viennent de développer un matériau révolutionnaire qui pourrait transformer notre façon de construire tout en capturant le CO₂ atmosphérique. Cette technologie, appelée ESM (matériau structurel enzymatique), repose sur un processus enzymatique catalysé qui convertit directement le CO₂ en particules minérales solides [1]. Le matériau présente des propriétés de durcissement rapide et modulable, permettant son adaptation à diverses applications de construction.
Les chiffres parlent d'eux-mêmes : alors que la production de béton conventionnel émet environ 330 kilogrammes de CO₂ par mètre cube, ce nouveau matériau enzymatique peut séquestrer plus de 6 kilogrammes de CO₂ par mètre cube [1]. Cette différence représente un changement de paradigme complet, transformant un processus émetteur en processus capteur de carbone.
Les applications potentielles identifiées par les chercheurs sont vastes et prometteuses. Le matériau pourrait révolutionner la construction modulaire et contribuer au développement de logements abordables grâce à sa facilité de mise en œuvre. Les structures temporaires destinées à l'aide humanitaire pourraient également bénéficier de cette technologie, offrant une solution rapide et écologique pour les situations d'urgence. Un autre avantage considérable réside dans la nature recyclable et réparable de ces matériaux, s'inscrivant parfaitement dans une économie circulaire.
Note supplémentaire: Il est important de noter que cette recherche, reste actuellement en phase expérimentale. Aucun déploiement commercial n'est encore en cours. Toutefois, dans le contexte actuel d'accélération technologique et d'urgence climatique, plusieurs facteurs suggèrent un potentiel de développement prometteur pour cette innovation. La convergence des besoins du marché, des investissements disponibles et de l'expertise scientifique pourraient favoriser une transition plus rapide vers des applications pratiques.
Le contexte CCUS : comprendre les différentes stratégies de gestion du carbone
Pour bien saisir l'importance de cette innovation, il faut la situer dans l'écosystème plus large des technologies de capture, utilisation et stockage du carbone (CCUS). Ce système repose sur trois piliers fondamentaux qui travaillent de concert pour réduire la concentration de CO₂ atmosphérique.
Le premier pilier, la capture, implique diverses technologies de séparation du CO₂ directement des sources d'émission industrielles ou de l'atmosphère. Ces technologies incluent l'absorption chimique, l'adsorption physique et les membranes de séparation, chacune adaptée à différents contextes industriels.
Le deuxième pilier, l'utilisation, transforme le CO₂ capturé en produits à valeur ajoutée. Cette conversion peut produire des carburants synthétiques, des produits chimiques, ou comme avec l'ESM, des matériaux de construction innovants. Cette approche crée une valeur économique à partir du CO₂, transformant un déchet en ressource.
Le troisième pilier, le stockage, consiste en la séquestration permanente du CO₂ dans des formations géologiques profondes, incluant les aquifères salins, les réservoirs de pétrole et de gaz épuisés, et les veines de charbon non exploitables [3, 4]. Cette méthode offre une solution de stockage à long terme pour des volumes massifs de CO₂.
L'échelle du défi climatique met en perspective l'importance de développer toutes ces approches simultanément. Actuellement, seulement environ 50 millions de tonnes métriques de CO₂ sont capturées annuellement, représentant à peine 0,1% des émissions mondiales [2]. Pour atteindre nos objectifs climatiques, de nombreuses organisations internationales et instances publiques s’accordent sur la nécessité de viser plus d'un milliard de tonnes d'ici 2030 et plusieurs milliards de tonnes d'ici 2050. Ces chiffres illustrent l'ampleur monumentale de la tâche à accomplir.
Dans ce contexte, la technologie ESM se positionne comme une stratégie d'utilisation avec un co-bénéfice de capture. Contrairement au stockage géologique centralisé qui nécessite des infrastructures massives, cette approche offre une solution distribuée où le CO₂ est capturé et utilisé directement sur les sites de construction. Cette décentralisation pourrait faciliter le déploiement rapide de la technologie tout en réduisant significativement l'empreinte carbone du secteur de la construction.
Complémentarité des approches : minéralisation de surface et stockage géologique
Les matériaux carbonégatifs comme l’ESM illustrent une évolution importante dans la manière dont la capture du CO₂ peut s’intégrer directement aux chaînes de valeur industrielles, notamment dans le secteur de la construction. En permettant de capter et de minéraliser le CO₂ au moment même de la fabrication de matériaux, ces approches ouvrent la voie à des solutions dites « de surface », distribuées et intégrées à l’usage final.
De plus, cette technologie offrent d'autres avantages à considérer sur le long terme. La capture du CO₂ au point de production limite les besoins en transport et en infrastructures intermédiaires, ce qui peut réduire la complexité logistique et certaines sources d’émissions indirectes [1]. Son potentiel de recyclabilité et de circularité s’inscrit également dans une logique d’économie circulaire, tout en offrant une réduction directe de l’empreinte carbone d’un secteur historiquement difficile à décarboner.
Cependant, comme pour toute technologie émergente, plusieurs paramètres demeurent en cours d’évaluation, notamment en ce qui concerne les conditions de production à grande échelle, les coûts associés et les modalités d’intégration aux marchés existants. Toutefois, dans un contexte où les avancées technologiques, notamment en ingénierie des matériaux, progressent rapidement, ces contraintes doivent être vues comme des axes de développement plutôt que comme des limites structurelles.
Dans cette perspective, les matériaux carbonégatifs s’inscrivent pleinement dans une approche élargie du CCUS, où la capture et la valorisation du CO₂ peuvent se déployer à la fois en surface, à travers des applications industrielles innovantes, et en profondeur, via des solutions de stockage à long terme. Ces approches ne s’opposent pas, mais répondent à des besoins complémentaires selon les volumes, les contextes et les horizons temporels visés.
L'importance cruciale du stockage géologique
Le stockage géologique du CO₂ demeure aujourd’hui un pilier central des stratégies de gestion du carbone à l’échelle mondiale. Les aquifères salins profonds et les réservoirs d’hydrocarbures épuisés offrent des capacités de stockage considérables, pouvant atteindre des gigatonnes de CO₂ [3]. Les mécanismes de piégeage géologique — structural, résiduel, par dissolution et par minéralisation — ont été largement étudiés et démontrent une efficacité sur des périodes dépassant plusieurs milliers d’années.
Cette capacité à assurer un confinement durable sur le très long terme répond à une contrainte fondamentale de la lutte contre les changements climatiques : la nécessité de retirer durablement de grandes quantités de CO₂ de l’atmosphère. Le stockage géologique est particulièrement bien adapté aux émissions concentrées provenant des industries lourdes et de la production d’énergie, où les volumes en jeu dépassent largement ce que des solutions distribuées peuvent absorber à court terme.
Dans une vision prospective, le stockage géologique et les technologies de minéralisation de surface peuvent être envisagés comme deux composantes complémentaires d’une même infrastructure climatique. À mesure que des matériaux carbonégatifs deviendront techniquement et économiquement viables à grande échelle, ils pourraient réduire la pression sur certaines formes de stockage profond en intégrant la capture du CO₂ directement dans les produits et les bâtiments. Parallèlement, le sous-sol continuera de jouer un rôle stratégique pour gérer les volumes résiduels et assurer une séquestration permanente à long terme.
C’est dans cette articulation entre innovations de surface et expertise du sous-sol que se dessine une approche robuste et évolutive du CCUS, capable de s’adapter aux avancées technologiques, aux contraintes économiques et aux objectifs climatiques futurs.
Une technologie prometteuse
Les matériaux de construction carbonégatifs comme l'ESM représentent une frontière prometteuse dans notre arsenal contre les changements climatiques. Cette technologie enzymatique pourrait transformer radicalement le secteur de la construction, convertissant une source majeure d'émissions en puits de carbone actif. Toutefois, l'ampleur du défi climatique exige une approche diversifiée où chaque solution joue un rôle complémentaire.
L’évolution rapide des technologies de captation, d’utilisation et de stockage du carbone repose sur une collaboration étroite entre la recherche, l’industrie et les acteurs du territoire. Alors que de nouvelles solutions émergent en surface, notamment dans les matériaux de construction, le secteur du CCUS continue de se structurer autour de l’évaluation rigoureuse du potentiel du sous-sol. Dans ce contexte, Squatex prend part au développement de ce secteur émergent en contribuant aux analyses et à la compréhension des enjeux géologiques liés à la séquestration du CO₂, dans une optique de réflexion à long terme sur les trajectoires de la transition énergétique.
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Références
[1] "New Material Absorbs CO2 Quickly to Make Sustainable Concrete Alternative." Phys.org, Worcester Polytechnic Institute, décembre 2025. https://phys.org/news/2025-12-material-absorbs-quickly-sustainable.html
[2] World Resources Institute. "7 Things to Know About Carbon Capture, Utilization and Sequestration." WRI Insights, 2025. https://www.wri.org/insights/carbon-capture-technology
[3] Zhang, L. et al. "Research Status and Prospects of CO2 Geological Sequestration Technology from Onshore to Offshore." Earth-Science Reviews, vol. 245, 2024. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012825224002563
