Une startup du Minnesota utilise des plantes pour piéger les émissions de CO2

Une start-up de Minneapolis souhaite devenir un leader sur le marché émergent du captage et du stockage du carbone.

Carba, co-fondée par un professeur de génie chimique de l'Université du Minnesota et un ancien étudiant, a développé un réacteur portable qui convertit les déchets végétaux en une substance semblable au charbon de bois appelée biochar. Ce matériau peut ensuite être enterré pour sceller le carbone en place pendant des générations.

Les bailleurs de fonds de la société pensent que cela pourrait s'avérer être une méthode peu coûteuse et économe en énergie pour éliminer le dioxyde de carbone de l'atmosphère – ce que le dernier rapport du Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat, publié lundi, indique comme étant nécessaire pour prévenir les effets les plus dévastateurs du changement climatique. .

"Il y a un énorme problème d'émissions négatives et personne n'a la technologie pour évoluer sans utiliser une tonne d'énergie ou de capital", a déclaré Andrew Jones, fondateur et PDG de Carba. "Nous pensons que nous avons cassé cette noix."

Les arbres et les plantes sont le plus grand puits de carbone au monde. Grâce à la photosynthèse, ils stockent du dioxyde de carbone tout au long de leur vie, mais après leur mort, ils se désintègrent et libèrent ce carbone dans l'atmosphère.

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La technologie de Carba offre un moyen de verrouiller cela dans une forme solide à la place. L'entreprise promet de consommer une fraction de l'énergie des autres technologies, telles que les méthodes de capture directe de l'air. De plus, ces technologies exigent soit des usines centralisées, soit des investissements de centaines de millions de dollars par site.

La réponse de Carba : laissez les arbres et les plantes extraire le carbone de l'atmosphère, puis verrouillez cette biomasse dans une forme stable avant qu'elle ne se décompose. Jones pense que le biochar devrait être enterré pour éliminer toute possibilité de libération de carbone.

"Si nous récoltons tous les déchets de biomasse et les convertissons en quelque chose de plus stable, comme un char, puis les enfouissons sous terre, nous inversons le processus d'extraction du charbon", a déclaré Jones. "Nous pouvons prendre 1 billion de tonnes de CO2 que nous avons extraites et rejetées dans l'air, l'aspirer dans les arbres et les plantes, prendre leurs déchets, les enfouir sous terre et les stocker indéfiniment."

La société a récemment été nommée finaliste d'un programme d'incubateur par l'accélérateur d'énergie propre du Minnesota Grid Catalyst, et elle s'associe au géant des déchets et du recyclage Waste Management pour déployer son premier réacteur dans une installation de traitement des déchets de Twin Cities.

Waste Management a déclaré dans une déclaration préparée qu'elle cherchait à réduire ses émissions de carbone de 42 % d'ici 2032 et considérait le biochar comme une solution potentielle. Les déchets de bois de son installation de banlieue deviennent actuellement du compost ou sont brûlés pour produire de l'énergie.

La société est « ravie de s'associer à Carba sur ce projet de recherche sur la durabilité qui a le potentiel de démontrer des progrès scientifiques tangibles vers des solutions climatiques ».

Jones a déclaré que le biochar offre des co-avantages pour la gestion des déchets. Il aide à contenir les éléments destructeurs pour l'environnement tels que les produits chimiques fluorés pour toujours (largement connus sous le nom de PFAS), le mercure, le méthane et les odeurs. "C'est un avantage pour toute la communauté", a-t-il déclaré.

La fondatrice et présidente de Grid Catalyst, Nina Axelson, a déclaré que Carba fusionne l'innovation énergétique et les écosystèmes d'énergie propre. "J'ai l'impression que Carba se situe exactement entre ces deux parce que c'est une technologie de capture du carbone, mais il y a une très grande composante d'efficacité énergétique dans leur technologie", a-t-elle déclaré.

Jones a rencontré le co-fondateur Paul Dauenhauer en 2005 alors qu'il était étudiant de premier cycle en chimie à l'Université du Minnesota. Dauenhauer est titulaire d'une chaire dotée, dirige son propre laboratoire de recherche et a remporté de nombreux prix, dont une "subvention de génie" de la Fondation MacArthur en 2020. L'entrepreneur en série a étendu ses recherches à trois startups impliquant la biomasse.

Les deux ont précédemment cofondé Activated Research Company, qui fournit des analyses chimiques pour les gaz à effet de serre, les biocarburants, les carburants d'aviation durables, les carburéacteurs et les produits de pyrolyse.

Une technologie peu coûteuse et évolutive comme Carba est la clé de la lutte contre les émissions de carbone, a déclaré Dauenhauer. La consommation d'énergie est une fraction de ce que la capture directe d'air consommerait. "Je pense que beaucoup de gens peuvent être bons en chimie ou en physique et ils comprennent comment séquestrer le carbone mais ne savent pas comment le faire à moindre coût", a-t-il déclaré. "Vous devez réduire chaque centime de la séquence de traitement et de logistique pour acheminer ce carbone sous terre. Et c'est là que nous excellons."

Le marché nord-américain crée à lui seul un milliard de tonnes de biomasse par an, ce qui signifie que l'entreprise ne devrait pas être limitée par des pénuries dans la chaîne d'approvisionnement. La technologie de Carba est également indépendante des matières premières, de sorte qu'elle peut utiliser tous les déchets disponibles à moindre coût.

Les réacteurs mobiles peuvent se déplacer vers différents sites de dépôt pour réduire les kilomètres parcourus par les camionneurs transportant de la biomasse. De la taille d'une déchiqueteuse de bois, les réacteurs chauffent les déchets végétaux dans un environnement sans oxygène à une température proche de celle d'un four à pizza commercial dans un processus connu sous le nom de torréfaction.

Au départ, Carba a envisagé de construire une usine de biomasse avant de décider que cela prendrait trop de temps, coûterait trop cher et nécessiterait des années d'études et d'autorisations, a déclaré Jones. Cependant, cela reste le problème des installations de capture du carbone dans les centrales au charbon ou à d'autres centrales à combustibles fossiles - le coût peut dépasser 1 milliard de dollars et l'infrastructure prend des années à construire.

Plusieurs autres entreprises poursuivent des approches similaires de capture du carbone. CDR.fyi, une initiative communautaire visant à surveiller le marché de l'élimination du carbone, a écrit dans un article moyen que le biochar a fourni 87 % du carbone retiré du marché l'année dernière. Sur les 10 entreprises les plus actives, neuf ciblaient le biochar pour l'élimination du carbone.

Jones et Dauenhauer ont écrit un article évalué par des pairs pour ACS Engineering qui rapporte que le carbone torréfié ne nécessite qu'un faible apport d'énergie par rapport à la capture directe du carbone.

Carba pense que le bioréacteur coûtera moins de 200 dollars pour décomposer une tonne de biomasse. En vendant des crédits sur le marché en évolution de l'élimination du carbone, Carba devrait plus que payer les coûts de production du bioréacteur et générer des bénéfices, a déclaré Jones.

Carba prévoit de construire et de posséder les réacteurs, les revenus provenant de la vente de crédits d'élimination du carbone sur les marchés volontaires. Les marchés récompensent les producteurs avec plus d'argent pour la permanence, définie comme le stockage du carbone pendant au moins 100 ans.

Le marché mondial de l'élimination du carbone devrait passer de près de 2 milliards de dollars en 2020 à 7 milliards de dollars d'ici 2028, selon Fortune Business Insights. CDR.fyi rapporte que 593 000 tonnes de carbone ont été achetées l'année dernière, soit une augmentation de 533 % par rapport à 2021.

L'année dernière, Stripe, Alphabet, Shopify, Meta, McKinsey Sustainability et une poignée d'autres entreprises ont annoncé qu'elles investiraient 925 millions de dollars dans des entreprises d'élimination du carbone. Plus de 3 000 entreprises se sont engagées à être nettes zéro à l'avenir, un objectif qui conduira probablement à acheter des crédits d'élimination du dioxyde de carbone auprès de Puro.Earth, Carbonfuture ou d'autres marchés.

Jones a identifié les secteurs du voyage, de la banque et de la technologie comme des leaders sur le marché de l'élimination du dioxyde de carbone, même les sociétés pétrolières et gazières ont manifesté leur intérêt.

Brendan Jordan, vice-président du Great Plains Institute, a déclaré que la technologie et les marchés d'élimination du carbone deviendraient de plus en plus cruciaux pour réduire les gaz à effet de serre dans le monde. L'Agence internationale de l'énergie et le Groupe d'experts intergouvernemental sur l'évolution du climat prédisent que le monde "dépassera les budgets carbone, et c'est pourquoi les stratégies d'élimination du carbone suscitent tant d'intérêt", a-t-il déclaré.

Frank est un journaliste et consultant indépendant basé à St. Paul et un collaborateur de longue date de Midwest Energy News. Ses articles ont été publiés dans plus de 50 publications, dont Minnesota Monthly, Wired, le Los Angeles Times, le Minneapolis Star Tribune, Minnesota Technology, Finance & Commerce et autres. Frank a également été Humphrey Policy Fellow à l'Université du Minnesota, professeur de journalisme Fulbright au Pakistan et en Albanie, et directeur de programme au World Press Institute du Macalester College. Frank couvre l'état du Minnesota.