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Alors que les centres de données d’IA fleurissent à travers le pays, leur demande en énergie et les émissions de gaz à effet de serre qui en résultent suscitent des inquiétudes. Avec des serveurs et des systèmes de refroidissement énergivores fonctionnant en permanence, ces bâtiments peuvent consommer de quelques mégawatts d’énergie pour un petit centre de données à plus de 100 mégawatts pour un centre de données à grande échelle. Pour mettre cela en perspective, la moyenne des grandes centrales électriques au gaz naturel construites aux États-Unis génère moins de 1 000 mégawatts.
Lorsque l’énergie alimentant ces centres de données provient de combustibles fossiles, ils peuvent devenir d’importantes sources d’émissions atmosphériques responsables du réchauffement climatique – à moins que les centrales électriques ne captent d’abord leurs gaz à effet de serre, puis les enferment.
Google a récemment conclu un accord d’achat d’électricité unique pour soutenir la construction d’une centrale électrique au gaz naturel dans l’Illinois, conçue pour faire exactement cela grâce au captage et au stockage du carbone.
Alors, comment le captage et le stockage du carbone, ou CSC, fonctionnent-ils pour un projet comme celui-ci ?
Je suis un ingénieur qui a écrit un livre en 2024 sur les différents types de stockage de carbone. Voici la version courte de ce que vous devez savoir.
Comment fonctionne le CSC
Lorsque des combustibles fossiles sont brûlés pour produire de l’électricité, ils libèrent du dioxyde de carbone, un puissant gaz à effet de serre qui reste dans l’atmosphère pendant des siècles. À mesure que ces gaz s’accumulent dans l’atmosphère, ils agissent comme une couverture, retenant la chaleur près de la surface de la Terre. Une concentration trop élevée réchauffe trop la Terre, déclenchant des changements climatiques, notamment une aggravation des vagues de chaleur, une élévation du niveau de la mer et une intensification des tempêtes.
Le captage et le stockage du carbone consistent à capturer le dioxyde de carbone provenant des centrales électriques, des processus industriels ou même directement de l’air, puis à le transporter, souvent via des pipelines, vers des sites où il peut être injecté en toute sécurité sous terre pour un stockage permanent.
Bureau du budget du Congrès, gouvernement fédéral américain
Le dioxyde de carbone peut être transporté sous forme de gaz supercritique – qui se trouve juste au moment du changement de phase du liquide au gaz et possède les propriétés des deux – ou dissous dans un liquide. Une fois injecté en profondeur, le dioxyde de carbone peut rester piégé de manière permanente dans la structure géologique, se dissoudre dans la saumure ou se minéraliser, le transformant en roche.
L’objectif du stockage du carbone est de garantir que le dioxyde de carbone puisse rester longtemps hors de l’atmosphère.
Types de stockage souterrain de carbone
Il existe plusieurs options pour stocker le dioxyde de carbone sous terre.
Les réservoirs de pétrole et de gaz naturel épuisés disposent d’un espace de stockage abondant et présentent l’avantage supplémentaire que la plupart sont déjà cartographiés et leurs limites comprises. Ils retenaient déjà les hydrocarbures depuis des millions d’années.
Le dioxyde de carbone peut également être injecté dans des réservoirs de pétrole ou de gaz en activité pour extraire davantage de ces combustibles fossiles tout en laissant derrière eux la majeure partie du dioxyde de carbone. Cette méthode, connue sous le nom de récupération assistée du pétrole et du gaz, est aujourd’hui la plus couramment utilisée dans les projets de captage et de stockage du carbone aux États-Unis, et c’est l’une des raisons pour lesquelles le CSC suscite des plaintes de la part des groupes environnementaux.
Les roches volcaniques de basalte et les formations carbonatées sont considérées comme de bons candidats pour un stockage géologique sûr et à long terme, car elles contiennent des ions calcium et magnésium qui interagissent avec le dioxyde de carbone, le transformant en minéraux. L’Islande a été la première à utiliser cette méthode en utilisant son substratum de basalte volcanique pour le stockage du carbone. Le basalte recouvre également la majeure partie de la croûte océanique et les scientifiques ont exploré le potentiel de réservoirs de stockage sous-marins.
Aux États-Unis, une quatrième option présente probablement le plus grand potentiel de stockage industriel du dioxyde de carbone : les aquifères salins profonds, que Google envisage d’utiliser. Ces aquifères largement répartis sont des formations sédimentaires poreuses et perméables constituées de grès, de calcaire ou de dolomie. Ils sont remplis d’eaux souterraines hautement minéralisées qui ne peuvent pas être utilisées directement pour l’eau potable mais qui conviennent très bien au stockage du CO2.
Les aquifères salins profonds ont également de grandes capacités de stockage, allant d’environ 1 000 à 20 000 gigatonnes. En comparaison, les émissions totales de carbone du pays provenant des combustibles fossiles en 2024 étaient d’environ 4,9 gigatonnes.
À l’automne 2025, 21 installations industrielles aux États-Unis utilisaient le captage et le stockage du carbone, y compris des industries produisant du gaz naturel, des engrais et des biocarburants, selon le rapport 2025 du Global CCS Institute. Cinq d’entre eux utilisent des aquifères salins profonds, et les autres impliquent une récupération assistée du pétrole ou du gaz. Huit autres installations industrielles de captage du carbone étaient en construction.
Le plan de Google est unique car il implique un accord d’achat d’électricité qui rend possible la construction d’une centrale électrique avec captage et stockage du carbone.
Plan de stockage dans les aquifères salins profonds de Google
La centrale électrique au gaz naturel de 400 mégawatts de Google, qui sera construite avec Broadwing Energy, est conçue pour capter environ 90 % des émissions de dioxyde de carbone de l’usine et les acheminer sous terre pour un stockage permanent dans un aquifère salin profond dans la formation de grès voisine du Mont Simon.
La formation de grès du mont Simon est un immense aquifère salin qui se trouve sous la majeure partie de l’Illinois, du sud-ouest de l’Indiana, du sud de l’Ohio et de l’ouest du Kentucky. Il possède une couche de grès hautement poreuse et perméable qui en fait un candidat idéal pour l’injection de dioxyde de carbone. Pour maintenir le dioxyde de carbone dans un état supercritique, cette couche doit avoir une profondeur d’au moins 800 mètres.
Une épaisse couche de schiste d’Eau Claire se trouve au-dessus de la formation du Mont Simon, servant de couche de recouvrement qui aide à empêcher le dioxyde de carbone stocké de s’échapper. À l’exception de quelques petites régions proches du fleuve Mississippi, les schistes d’Eau Claire sont considérablement épais – plus de 300 pieds (90 mètres) – dans la majeure partie du bassin de l’Illinois.
La capacité de stockage estimée de la formation Mount Simon varie de 27 gigatonnes à 109 gigatonnes de dioxyde de carbone.
Le projet Google prévoit d’utiliser un site de puits d’injection existant qui faisait partie de la première démonstration de stockage de carbone à grande échelle dans la formation Mount Simon. Le producteur alimentaire Archer Daniels Midland a commencé à y injecter du dioxyde de carbone provenant des usines de transformation de maïs voisines en 2012.
Le captage et le stockage du carbone ont rencontré des défis à mesure que la technologie s’est développée au fil des ans, notamment une rupture de pipeline en 2020 qui a forcé des évacuations à Satartia, dans le Mississippi, et fait perdre connaissance à plusieurs personnes. Après une récente fuite en profondeur sur le site d’Archer Daniels Midland dans l’Illinois, l’Environmental Protection Agency a demandé en 2025 à l’entreprise d’améliorer sa surveillance. Le dioxyde de carbone stocké avait migré vers une zone non autorisée, mais aucune menace pour les approvisionnements en eau n’a été signalée.
Pourquoi le CSC est-il important ?
Les centres de données se développent rapidement et les services publics devront développer davantage de capacité électrique pour suivre le rythme. La société d’intelligence artificielle OpenAI exhorte les États-Unis à construire 100 gigawatts de nouvelle capacité chaque année, soit le double de leur rythme actuel.
De nombreux experts en énergie, dont l’Agence internationale de l’énergie, estiment que le captage et le stockage du carbone seront nécessaires pour ralentir le changement climatique et empêcher les températures mondiales d’atteindre des niveaux dangereux à mesure que la demande énergétique augmente.
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