Décarboner les carburants grâce à l’électrolyse du CO₂

Une technologie nouvelle pour l’utilisation décentralisée des sources de CO₂

Cette étude menée par Capgemini Invent, Carboneo et Naldeo explore une solution de rupture : l’électrolyse du CO₂ à basse température, une alternative émergente aux procédés conventionnels qui simplifie le processus de production tout en réduisant la consommation d’hydrogène de 26 %. Résultat : une baisse projetée de 15 % du coût des carburants synthétiques d’ici 2030 par rapport à un processus classique.

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L’urgence du passage à l’échelle de la production de SAF

La décarbonation de l’aérien, outre les innovations technologiques de rupture et les mesures marché modulant la demande, passera avant tout par le remplacement des carburants fossiles par des carburants d’aviation durables (CAD ou SAF en anglais).

Avec un trafic aérien attendu à doubler d’ici 2050, la demande de SAF devrait être multipliée par 350 d’ici 2050, notamment tirée par les mandats d’incorporation européens de SAF en europe (ReFuelEU).

Outre la production de bio-SAF (issus de biomasse) dont la production devrait atteindre un plafond de verre, limitée par des contraintes d’approvisionnement en matières premières dans les prochaines décennies, la filière SAF anticipe une croissance forte d’une nouvelle génération de carburants : les e-SAF ou e-fuels produits à partir de CO₂ et d’hydrogène (de préférence électrolytique, produit à partir d’électricité renouvelable ou bas-carbone) pour lesquels les contraintes de ressources en biomasse et les niveaux de risques environnementaux et sociaux associés sont réduits.

Ainsi, les e-fuels auront un role clé à jouer dans la trajectoire net‑zero du secteur aérien, mais le procédé de production conventionnel actuel (Power-to-Liquid: Electrolyse de l’eau + Reverse Water Gas Shift + Fischer-Tropsch) coûte cher, est complexe, et son passage à l’échelle est encore insuffisant.

En partenariat avec Carboneo (Spin-off industrielle française issue de la Sorbonne Université, spécialisée dans le développement d’une technologie de pointe pour transformer le CO₂ en molécules à valeur ajoutée) et Naldeo (Bureau d’étude et de conseil indépendant, spécialisé dans la transition climatique et environnementale des industries et territoires), Capgemini Invent explore dans ce point de vue, une technologie naissante d’électrolyse du CO₂ comme brique alternative du Power-to-Liquid.

Une technologie de rupture pour répondre à la demande croissante du secteur pour des SAF

La technologie émergente d’électrolyse du CO₂ permet de convertir directement le CO₂ en monoxyde de carbone (CO) grâce à l’électricité. De l’hydrogène (H₂) et oxygène (O₂) sont également co-produits par la réaction.

Les avantages de la technologie sont de plusieurs ordres :

• Coûts de production : via la co-production d’hydrogène, la consommation d’H₂ du procédé conventionnel pourrait être réduite de 26%. Ainsi, les coûts de production des carburants synthétiques pourraient être réduits de 15 % d’ici 2030 (par rapport au procédé conventionnel).
•  Modularité : contrairement à la brique RWGS, l’électrolyse de CO₂ à basse température peut être déployée sur des sources de CO2 de petite à moyenne échelle (par exemple des unités de biogaz), permettant une production de carburant décentralisée.
• Flexibilité : Entièrement électrifiée et compatible avec l’énergie renouvelable intermittente, l’électrolyse de CO₂ améliore le bilan énergétique global de la filière Power-to-Liquid.

Une technologie souveraine pour réduire la dépendance de la transition énergétique à des métaux critiques

Au-delà de son potentiel technique, l’électrolyse du CO₂ ouvre également la voie à un segment industriel européen stratégique. Son déploiement pourrait ancrer un écosystème de technologies propres plus vaste, englobant la conception de membranes, l’innovation en matière de catalyseurs et la fabrication d’électrolyseurs, non seulement pour l’électrolyse du CO₂, mais aussi pour d’autres formes de conversions électrochimique. Le rapport Draghi et la boussole de la compétitivité européenne vont dans ce sens, appelant explicitement à renforcer le leadership industriel dans les technologies vertes afin de protéger le climat et la souveraineté économique de l’Europe.

La technologie de catalyse moléculaire pour l’électrolyse du CO₂ développée par Carboneo réduisant la dépendance aux métaux critiques, elle offrirait ainsi une solution souveraine capable de réduire le risque sur la chaine d’approvisionnement nécessaire à la décarbonation du secteur et à l’amélioration de l’indépendance énergétique du continent.