Le captage

Cette étape vise à séparer le CO₂ des autres éléments constitutifs des fumées (essentiellement vapeur d'eau et azote) ou des flux de gaz. C'est de loin la plus coûteuse (environ 2/3 du coût global).

Elle est pourtant nécessaire pour au moins deux raisons :

• les fumées de combustion contiennent en moyenne entre 3 et 15 % de CO₂. Séparer le CO₂ permet de réduire les quantités à comprimer et  à transporter, et donc les coûts ;
• les sites géologiques adaptés au stockage de CO₂ nécessitent un certain nombre de caractéristiques et sont donc limités ; stocker uniquement le CO₂ permet d'optimiser les capacités de stockage existantes.

La séparation de CO₂ est déjà réalisée dans certaines activités, par exemple lors de la production d'ammoniac et d'hydrogène (dans les raffineries et les usines de fertilisants). Elle l’est également au cours des opérations de traitement du gaz naturel : dans le sous-sol, gaz naturel et CO₂ sont mélangés. Après extraction, les deux flux sont séparés, car pour être commercialisé, le gaz naturel doit avoir une teneur en CO₂ très basse.

Capter le CO₂ dans des fumées résultant de la combustion soulève cependant des défis techniques, changement d’échelle et amélioration du rendement énergétique des procédés notamment. Ces défis sont au cœur des travaux de recherche actuels.

En raison de leur coût d’investissement élevé, les technologies de captage du CO₂ sont plus particulièrement adaptées aux sources d’émissions importantes et concentrées, telles que les centrales électriques ou les grosses installations industrielles : cimenteries, raffineries, usines sidérurgiques, pétrochimiques, de production d’engrais…

Selon le type d'installation, le captage peut-être réalisé via trois voies technologiques différentes : la postcombustion, la précombustion ou l’oxycombustion. 

Chacun de ces procédés est à un stade de développement et de maîtrise différent, et doté de caractéristiques diverses (coût, consommation énergétique, facilité de mise en œuvre, etc.). Tous offrent des perspectives de progrès techniques intéressantes et font l’objet de programmes de recherche.