Un gros pollueur urbain ? Bâtiments. Voici une solution surprenante.

Par Brad Plumer10 mars 2023

Un gros pollueur urbain ? Bâtiments. Voici une solution surprenante.

La capture du carbone peut ne pas fonctionner pour tous les bâtiments. Mais certains essaient.

Par Brad Plumer | Photographies de Hiroko Masuike

10 mars 2023

Cela commence par un bâtiment

à Manhattan.

1.

1.

Cela commence par

un immeuble en

Manhattan.

1.

Cela commence par

un immeuble en

Manhattan.

Cela commence par un bâtiment

à Manhattan.

1.

Cela commence par un bâtiment

à Manhattan.

1.

Les matins froids à New York, les chaudières dans les sous-sols de milliers d'immeubles s'allument, brûlant du gaz naturel ou du mazout pour fournir de la chaleur aux personnes à l'étage. Le dioxyde de carbone de ces chaudières s'échappe des cheminées et dans l'air, l'une des plus grandes sources d'émissions de réchauffement climatique de la ville.

Mais il y a une exception.

Au Grand Tier, une tour d'appartements de 30 étages dans l'Upper West Side de Manhattan, le dioxyde de carbone de ses deux chaudières à gaz géantes est capturé, refroidi en un liquide puis transporté par camion vers une usine de béton à Brooklyn. Là, le carbone est mélangé avec du ciment et scellé dans des blocs de béton, où il ne peut pas chauffer l'atmosphère.

"Il s'agit du premier système de capture de carbone sur un bâtiment dont nous ayons connaissance dans le monde", a déclaré Brian Asparro, directeur de l'exploitation de CarbonQuest, la société à l'origine du système. "Et nous nous attendons à ce que ce ne soit pas le dernier."

La chaudière libère

gaz carbonique.

2.

2.

La chaudière

libère du carbone

dioxyde.

2.

La chaudière

libère du carbone

dioxyde.

La chaudière libère

gaz carbonique.

2.

La chaudière libère

gaz carbonique.

2.

Le propriétaire du bâtiment, Glenwood Management, n'a pas installé la technologie uniquement par souci de la planète. Une nouvelle loi radicale sur le climat à New York vise à réduire les émissions de gaz à effet de serre des grands bâtiments de 40 % d'ici 2030 et de 80 % d'ici 2050. À partir de l'année prochaine, les bâtiments qui dépassent les limites d'émissions seront passibles d'amendes de plus en plus importantes.

La loi a été conçue pour pousser les bâtiments à échanger le gaz et le mazout contre un chauffage électrique plus propre. Mais les coûts et la logistique de ce changement peuvent être extrêmement difficiles. Et cela a transformé la ville de New York en une sorte de laboratoire, forçant le changement et l'innovation alors que les propriétaires se démènent pour éviter d'énormes pénalités.

La suite est compliquée

processus impliquant

beaucoup de tuyaux.

3.

Le dioxyde de carbone est capté,

liquéfié et stocké.

3.

Vient ensuite un processus compliqué

impliquant de nombreux tuyaux.

Le dioxyde de carbone est capté,

liquéfié et stocké.

3.

Vient ensuite un processus compliqué

impliquant de nombreux tuyaux.

Le dioxyde de carbone est capté,

liquéfié et stocké.

La suite est compliquée

processus impliquant

beaucoup de tuyaux.

3.

Le dioxyde de carbone est capté,

liquéfié et stocké.

Vient ensuite un processus compliqué

impliquant de nombreux tuyaux.

3.

Le dioxyde de carbone est capté,

liquéfié et stocké.

La nouvelle solution au sous-sol sous le hall en marbre du Grand Tier est facile à ignorer. Un matin récent, dans une pièce à vapeur à côté du parking, deux chaudières industrielles ont pris vie en brûlant du gaz naturel pour se chauffer, comme elles le font depuis l'ouverture du bâtiment en 2004.

Mais les gaz d'échappement chauds de ces chaudières étaient acheminés par un conduit vers une petite pièce impeccable remplie de tuyaux, de compresseurs grondants et de réservoirs métalliques. À l'intérieur de plusieurs de ces réservoirs se trouvaient des matériaux absorbants secs qui ressemblaient à des lentilles et se lient au dioxyde de carbone, permettant aux machines de filtrer d'autres gaz comme l'azote et l'oxygène. Le dioxyde de carbone restant a ensuite été refroidi à moins 10 degrés Fahrenheit et transformé en liquide.

L'équipement est similaire aux machines de capture du carbone utilisées dans les grandes usines de traitement de l'éthanol ou du gaz naturel. La principale innovation de CarbonQuest consistait à réduire le système d'une propriété résidentielle et à le concevoir pour qu'il fonctionne automatiquement, sans surveillance humaine constante.

Le CO2 liquéfié est

pompé à l'extérieur

le bâtiment.

4.

Les ouvriers le chargent dans un camion,

prêt pour un voyage.

4.

Le CO2 liquéfié est pompé

à l'extérieur du bâtiment.

Les ouvriers le chargent dans un camion,

prêt pour un voyage.

4.

Le CO2 liquéfié est pompé

à l'extérieur du bâtiment.

Les ouvriers le chargent dans un camion,

prêt pour un voyage.

Le CO2 liquéfié est

pompé à l'extérieur

le bâtiment.

4.

Les ouvriers le chargent dans un camion,

prêt pour un voyage.

Le CO2 liquéfié est pompé

à l'extérieur du bâtiment.

4.

Les ouvriers le chargent dans un camion,

prêt pour un voyage.

"Nous voulons rendre cela aussi inoffensif et ennuyeux que possible", a déclaré M. Asparro.

Le système capture actuellement environ 60% du dioxyde de carbone émis par les chaudières du Grand Tier, a déclaré M. Asparro. Cela réduit les émissions globales du bâtiment d'environ un quart, suffisamment pour respecter les limites fixées par la nouvelle loi sur le climat. (Le reste des émissions du Grand Tier provient de la consommation d'électricité, qui a en fait augmenté modérément pour alimenter les compresseurs et les systèmes de refroidissement de CarbonQuest.)

Mais cela laisse encore la question de savoir quoi faire avec le dioxyde de carbone liquéfié. Pour le Grand Tier, la réponse est concrète.

Chaque semaine environ, un petit camion-citerne s'arrête au Grand Tier et les travailleurs connectent un tuyau sur le côté du bâtiment qui aspire le carbone liquide avec un sifflement fort.

Ils le transportent par camion à Glenwood Mason Supply, un fabricant de béton niché à côté d'un quartier résidentiel d'East Flatbush, à Brooklyn. (Aucun lien avec Glenwood Management, propriétaire du Grand Tier.)

5.

Prochain arrêt : un béton

usine à Brooklyn.

5.

Prochain arrêt : une centrale à béton à Brooklyn.

5.

Prochain arrêt : une centrale à béton à Brooklyn.

5.

Prochain arrêt : un béton

usine à Brooklyn.

5.

Prochain arrêt : un béton

usine à Brooklyn.

Dans un entrepôt caverneux et bruyant qui était autrefois une brasserie, Glenwood Mason fabrique chaque jour des milliers de blocs de béton utilisés dans la construction dans toute la ville. Une grande pile de blocs à l'extérieur a été marquée pour un entrepôt Amazon dans le Queens.

Ce jour-là, les travailleurs de l'usine ont pris le carbone liquide du Grand Tier, ont utilisé une nouvelle technique pour convertir le liquide en une poudre ressemblant à de la neige carbonique et l'ont déversé dans des mélangeurs géants, avec du ciment, du sable et des granulats. Le ciment a réagi avec le dioxyde de carbone pour le transformer en un minéral, le carbonate de calcium, qui a ensuite été scellé dans du béton formé en blocs. Même si les blocs sont brisés plus tard, le dioxyde de carbone ne peut pas s'échapper.

Le CO2 est transféré de

le camion à ce réservoir.

Oui, plus de tuyaux.

6.

6.

Le CO2 est transféré

du camion à

ce réservoir. Ouais,

plus de tuyaux.

6.

Le CO2 est transféré

du camion à

ce réservoir. Ouais,

plus de tuyaux.

Le CO2 est transféré de

le camion à ce réservoir.

Oui, plus de tuyaux.

6.

Le CO2 est transféré du camion

à ce réservoir. Oui, plus de tuyaux.

6.

"Cela crée cette économie circulaire", a déclaré Jeff Hansen, vice-président des ventes et du marketing architecturaux chez Glenwood Mason. "Nous prélevons du dioxyde de carbone d'un bâtiment à Manhattan, le transformons en un bloc à Brooklyn, puis envoyons ce bloc pour construire plus de structures dans la ville."

Certains partisans de l'injection de dioxyde de carbone dans le béton prétendront que cela peut rendre les blocs plus solides ou réduire la quantité de ciment nécessaire, mais les responsables de l'entreprise disent qu'ils n'ont pas remarqué de grande différence jusqu'à présent. Bien qu'ils paient pour le dioxyde de carbone, ils ne facturent pas de prime pour leurs blocs.

Mais il existe une analyse de rentabilisation potentielle : autour de la ville, une jeune génération d'architectes s'intéresse à l'utilisation de matériaux « plus verts » pour leurs bâtiments. Le New Jersey a récemment adopté une loi prévoyant des incitations pour le béton à faible émission de carbone. Glenwood Mason, qui expérimente diverses techniques pour réduire l'impact climatique de ses blocs, tente de se positionner comme un pionnier du béton plus durable.

Le CO2 est converti en solide

qui ressemble à de la neige carbonique. Et

puis ajouté à un mélange de ciment.

7.

7.

Le CO2 est converti en un solide qui ressemble à de la neige carbonique.

Et ensuite ajouté à un mélange de ciment

7.

Le CO2 est converti en un solide qui ressemble à de la neige carbonique.

Et ensuite ajouté à un mélange de ciment

Le CO2 est converti en solide

qui ressemble à de la neige carbonique. Et

puis ajouté à un mélange de ciment.

7.

Le CO2 est converti en solide

qui ressemble à de la neige carbonique. Et

puis ajouté à un mélange de ciment.

7.

"Nous n'avons jamais abordé cela en tant que gros producteur d'argent, cela a toujours été une question de durabilité pour nous", a déclaré Connie Cincotta, propriétaire de Glenwood Mason Supply. "Mais nous voulons rendre cette approche durable attrayante pour le plus grand nombre de personnes possible."

Des questions subsistent quant à savoir si ce processus élaboré de capture du carbone a du sens en tant que stratégie de lutte contre le changement climatique.

Pour Glenwood Management, qui possède près de 30 grands bâtiments dans la ville, la technologie a été une aubaine. Avant la nouvelle loi sur le climat, l'entreprise avait apporté toutes les modifications faciles pour économiser l'énergie et réduire les émissions : elle a remplacé les ampoules à incandescence par des LED, amélioré les anciens moteurs de ventilateur et amélioré l'isolation.

Mais ce n'était pas suffisant : le Grand Tier devait faire face à environ 100 000 $ par an d'amendes à partir de 2024, passant à 400 000 $ par an en 2030, à cause de ces deux chaudières géantes crachant du carbone au sous-sol.

Lorsque le CO2 réagit avec

ciment, il se transforme en

minéral, ne pouvant plus

réchauffer la planète.

8.

Lorsque le CO2 réagit avec le ciment, il se transforme en

minéral, ne pouvant plus chauffer la planète.

8.

Lorsque le CO2 réagit avec le ciment, il se transforme en

minéral, ne pouvant plus chauffer la planète.

8.

Quand le CO2 réagit

avec du ciment, il se transforme en

un minéral, ne pouvant plus

pour chauffer la planète.

8.

Lorsque le CO2 réagit avec le ciment, il

se transforme en minéral, ne pouvant plus

pour chauffer la planète.

8.

La société a envisagé de remplacer les chaudières par des pompes à chaleur électriques, une solution privilégiée par les écologistes, mais qui posait de sérieux défis, a déclaré Josh London, vice-président senior de Glenwood Management. Il était nerveux à propos des rénovations et du recâblage à l'échelle du bâtiment qui seraient nécessaires et avait des questions sur la capacité du réseau électrique déjà tendu de New York à tenir pendant les jours les plus froids de l'hiver, lorsque la demande de chauffage a augmenté.

Capturer le carbone semblait beaucoup plus simple, a-t-il déclaré. L'entreprise n'a eu qu'à libérer six places dans le parking souterrain pour que CarbonQuest puisse installer son équipement. Et les chaudières pourraient continuer à brûler du gaz.

"Je ne suis pas sûr qu'aucun de nos locataires n'ait même remarqué quand nous avons installé le système de capture du carbone", a déclaré M. London. "Alors que si nous devions recâbler le bâtiment, eh bien, nous faisons beaucoup de choses perturbatrices, mais cela prendrait le gâteau."

Le mélange obtenu est

coulé et façonné.

9.

9.

La résultante

le mélange est versé

et en forme.

9.

La résultante

le mélange est versé

et en forme.

Le mélange obtenu est

coulé et façonné.

9.

Le mélange obtenu est

coulé et façonné.

9.

Il considère les bâtiments électrifiés alimentés par une énergie propre comme l'objectif ultime, mais la capture du carbone peut offrir un "pont" pour l'instant, a-t-il déclaré. Glenwood Management s'efforce d'installer la capture du carbone dans au moins cinq autres de ses bâtiments.

M. London n'a pas révélé ce que la société avait payé pour le système Grand Tier, mais a déclaré qu'il était moins cher que l'électrification et qu'il s'amortirait d'ici six ans grâce à des pénalités évitées ainsi qu'à la vente de centaines de tonnes de dioxyde de carbone à Glenwood Mason. (Le dioxyde de carbone peut se vendre plus de 300 $ la tonne.)

Les responsables de CarbonQuest espèrent tirer parti de l'inconfort de l'électrification alors que la nouvelle loi sur le climat s'effondre. "Nous avons été submergés d'appels téléphoniques par des personnes qui ont fait des études d'électrification et ont dit, c'est trop cher, c'est trop difficile", a déclaré Anna Pavlova, vice-présidente de la stratégie et du développement du marché chez CarbonQuest.

dix.

Et voila.

Un séquestrant de carbone

le bloc de béton est né.

dix.

Et voila. Un carbone-

le bloc de béton séquestrant est né.

dix.

Et voila. Un carbone-

le bloc de béton séquestrant est né.

dix.

Et voila.

Un séquestrant de carbone

le bloc de béton est né.

dix.

Et voila. Un carbone-

le bloc de béton séquestrant est né.

Pour l'instant, cependant, la capture du carbone fait face à un énorme obstacle : elle n'a pas été approuvée par la ville comme une solution conforme à la loi locale 97, car la technologie n'existait pas lorsque la loi a été rédigée. Le Département des bâtiments, qui applique la loi, a déclaré qu'il examinait le système de CarbonQuest mais avait un certain nombre de questions, telles que la manière de vérifier les réductions d'émissions revendiquées par le Grand Tier.

"Jusqu'à ce que nous en sachions plus sur les performances réelles de cette technologie innovante, et plus précisément sur la manière dont le carbone est, en fait, séquestré de manière permanente, nous ne pouvons pas déterminer si cela est conforme à l'intention de la loi", a déclaré Andrew Rudansky, un porte-parole du ministère des Bâtiments.

Si CarbonQuest étend ses activités, il devra persuader davantage d'entreprises concrètes de stocker tout ce dioxyde de carbone. Glenwood Mason a tout ce dont il a besoin en ce moment.

Les experts et les écologistes soulignent que l'électrification présente encore des avantages considérables, comme la réduction de la pollution de l'air intérieur et la protection contre les fluctuations des prix du gaz. La technologie s'améliore également rapidement : l'État de New York finance actuellement une série de nouveaux projets de pompe à chaleur électrique et d'efficacité énergétique qui pourraient servir de modèles pour d'autres bâtiments.

"La principale façon dont nous décarbonons est encore susceptible de faire tout ce que nous pouvons pour l'efficacité énergétique, l'électrification de la plupart des bâtiments et l'écologisation du réseau", a déclaré John Mandyck, directeur général de l'Urban Green Council, un groupe de coordination qui comprend des promoteurs immobiliers et écologistes. "Mais nous en sommes encore aux premiers stades de ce qui va être une transformation massive du marché", a-t-il ajouté. "Les changements requis sont si importants que je ne pense pas que nous puissions exclure toute approche pour l'instant."