Les technologies de conversion au plasma sont très prometteuses. Elles soulèvent néanmoins plusieurs questions sociétales qu'il convient d'aborder.
À mesure que les réserves de combustibles fossiles s'amenuisent, il est essentiel de diversifier et d'électrifier le mix énergétique à l'aide de sources renouvelables, principalement l'énergie éolienne et solaire. Ces énergies renouvelables fonctionnent de manière intermittente alors que les infrastructures modernes nécessitent un approvisionnement de base stable. Ce décalage avec la demande d'électricité peut être résolu par le stockage chimique de l'énergie.
Considéré comme une technologie d'utilisation du carbone, le plasma de CO2 casse les molécules stables de CO2 avec de l'électricité renouvelable pour produire du gaz de synthèse. Ce gaz de synthèse est un élément chimique essentiel pour la production de carburants renouvelables tels que le méthane, le méthanol et les hydrocarbures. Le plasma de CO2 vise ainsi à boucler la boucle du carbone, nous rendant moins dépendants de l'extraction des combustibles fossiles et permettant de stocker de l'énergie renouvelable, deux facteurs clés de la dé-fossilisation de l'industrie.
Le plasma est un gaz ionisé, dans lequel les protons et les électrons sont séparés de leurs atomes, formant une « soupe » de particules chargées positivement et négativement.
Le plasma est aujourd’hui reconnu comme un état de la matière, au même titre que les solides, les liquides et les gaz. Le plasma présente les propriétés suivantes : conductivité électrique élevée, environnement réactif en raison des électrons libres et des états de valence disponibles, manipulation et confinement par des champs magnétiques, émissions lumineuses, large gamme de pressions et de températures, y compris ambiantes, états de non-équilibre, et capacité à s'écouler et à remplir facilement l'espace.
Il existe deux types de plasma : le plasma à haute température et le plasma à basse température. Dans un plasma à haute température, la totalité du gaz est ionisé. Le plasma à basse température présente un faible degré d'ionisation, la majeure partie du gaz restant neutre.
Lorsque l'alimentation électrique est suffisante, le plasma à basse température crée un espace d'équilibre thermodynamique local non thermique. Les électrons y sont excités à un niveau comparable à celui d'une température élevée, ce qui permet d'obtenir un environnement hautement réactif à température ambiante.
Plutôt que de le considérer comme une simple curiosité scientifique, l'industrie a trouvé au plasma des applications concrètes dans la fabrication, les traitements médicaux, le traitement des déchets et l'électronique.
La technologie émergente de conversion du CO2 par plasma vise à décomposer le dioxyde de carbone stable en monoxyde de carbone. Ce monoxyde de carbone est ensuite mélangé à du H2, obtenu par électrolyse par exemple, pour produire du gaz de synthèse.
Ce gaz de synthèse est ensuite utilisé pour remplacer les matières premières fossiles dans la production de produits essentiels tels que le méthanol, la cire, les résines, etc. La conversion du CO2 par plasma est encore en phase pilote, son développement technologique étant réalisé par des universités et des startups, dans un environnement industriel contrôlé (TRL 4 à 6). Le processus global de conversion du CO2 par plasma est illustré dans la figure suivante.
| Avantages | Défis |
| Pas d'utilisation de terres rares | Manque d'installations de démonstration fournissant des données opérationnelles |
| Électrification à l'aide d'énergies renouvelables | Incertitudes concernant la séparation des produits |
| Flexibilité des matières premières et des produits | Actuellement, la sélectivité et le taux de conversion du CO2 sont moyens à faibles |
| Flexibilité du taux de montée en puissance, possibilité de mise en marche et d'arrêt, idéal pour parer à l’intermittence des énergies renouvelables par le biais du stockage chimique | Évolutivité |
| La réaction se produit dans le volume du réacteur au lieu de la surface | Modélisation difficile, manque de compréhension des phénomènes physiques complexes associés à la catalyse par plasma |
Les technologies de conversion au plasma sont très prometteuses. Elles soulèvent néanmoins plusieurs questions sociétales qu'il convient d'aborder.
Les technologies de conversion du plasma utilisent le dioxyde de carbone comme ressource. L'origine du CO2 est un facteur important, sachant que la neutralité carbone totale ne peut être atteinte qu'en utilisant le CO2 biogénique de l'atmosphère. Cependant, le CO2 peut également être obtenu par captage direct de l'air, ce qui pourrait soulever des questions spécifiques d'acceptation sociale.
La première problématique est celle des investissements nécessaires au développement de ces technologies. Ces investissements pour le DAC (Captage du dioxyde de carbone dans l'air) et le plasma ne doivent pas empêcher les développements ou les investissements dans les énergies renouvelables. Pour ce faire, le développement de la conversion au plasma devrait être considéré comme faisant partie des décisions de transition vers l'énergie non-fossile et devrait être cohérent avec les stratégies d'élimination progressive des combustibles fossiles et avec les stratégies d'électrification.
Une deuxième question concerne la perception des risques et des avantages, en particulier en ce qui concerne la contrôlabilité de la technologie et les avantages qu'elle peut apporter. Les inquiétudes en matière de santé et de dommages environnementaux sont des facteurs importants de la perception et de l'acceptation par le public des technologies dérivées du CO2 et devraient être prises en compte dans la poursuite du développement de ces technologies.
Pour en savoir plus sur l'exploitation du plasma de carbone, téléchargez le Rapport 2025 d'ENGIE sur les Technologies Emergentes Durables.
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