Face à l’urgence climatique, l’industrie doit repenser en profondeur sa gestion du carbone. Longtemps considéré comme un déchet, le CO₂ devient aujourd’hui une ressource stratégique, au cœur de nouvelles chaînes de valeur industrielles. Du captage à la valorisation, ces filières émergentes redessinent les trajectoires de décarbonation en Europe.
Le CO₂ : d’un déchet climatique à une ressource stratégique
Face à l’intensification du dérèglement climatique, la décarbonation du secteur industriel est devenue un impératif. Responsable de près de 20 % des émissions de gaz à effet de serre en France et d’environ 22 % au niveau européen (Données Statista de 2023), l’industrie lourde constitue un pilier incontournable de l’atteinte des objectifs de neutralité carbone. Or, au-delà des pressions réglementaires, les industriels font face à une double vulnérabilité : d’un côté, les impacts physiques et climatiques qui menacent la résilience de leurs activités ; de l’autre, des risques financiers croissants liés à la hausse du prix du carbone et aux difficultés d’accès au financement pour les actifs les plus émissifs. C’est l’objet du rapport de l’I4CE sur les investissements nécessaires à la décarbonation de l’industrie lourde en France qui éclaire l’ampleur de ces besoins et leur calendrier.
Dans ce contexte, réduire les émissions ne suffit plus. Il devient indispensable de gérer activement le carbone, en capturant le CO₂ émis, en l’acheminant, puis en le stockant durablement ou en le valorisant dans de nouvelles filières. C’est tout l’enjeu de la chaîne de valeur du CO₂, en plein développement à l’échelle européenne et mondiale. Elle repose sur l’industrialisation de technologies complémentaires, qui transforment un déchet climatique en levier de décarbonation – et potentiellement, en ressource économique. La page dédiée au CCUS de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) décrit cette chaîne de valeur et ses trois maillons structurants.
Encore émergente, cette filière concentre aujourd’hui des défis d’ampleur : coordonner une pluralité d’acteurs aux logiques parfois divergentes, sécuriser les investissements massifs requis pour développer les infrastructures de transport et de stockage, et mettre au point des modèles économiques viables face à l’incertitude réglementaire et au prix du carbone.
C’est dans ce cadre que se dessine une véritable chaîne de valeur, reliant les industriels émetteurs, les acteurs technologiques du captage, les opérateurs logistiques et gaziers, jusqu’aux entreprises spécialisées dans la séquestration géologique ou la valorisation circulaire.
Du déchet à la ressource : la (r)évolution de la chaîne CO₂
La consolidation d’une filière de captage, transport, valorisation ou stockage du CO₂ implique une coordination de nombreux acteurs aux logiques distinctes, souvent complémentaires, qui couvrent l’ensemble du cycle industriel et territorial. Le rapport de prospective de la CRE sur le CCUS détaille cette chaîne de valeur et les enjeux de régulation associés. À chaque étape, une diversité d’acteurs et d’enjeux :
Production et origine du CO₂
Au début de la chaîne de valeur, les acteurs industriels soumis au marché européen du carbone (EU ETS) sont fortement représentés, en particulier ceux travaillant dans des secteurs comme la cimenterie ou la sidérurgie. Pour ces activités aux émissions qualifiées de « hard to abate », la décarbonation reste un défi, car leurs procédés génèrent des rejets de CO₂ fossile difficilement évitables par des mesures d’efficacité, ce qui rend nécessaire le recours à des solutions de rupture comme la capture du carbone. Leur enjeu central est de trouver des solutions de décarbonation compétitives pour aligner leur activité avec les objectifs européens de neutralité carbone, tout en maintenant leur rentabilité face à une forte concurrence internationale.
Parallèlement, le secteur de la méthanisation, porté par les acteurs de la bioénergie et du traitement des déchets s’organise autour d’un enjeu distinct : la valorisation du CO₂ biogénique. Le CO₂ n’est plus vu comme un simple résidu à éliminer, mais comme un coproduit stratégique susceptible d’être utilisé industriellement ou valorisé dans de nouvelles filières (agroalimentaire, chimie verte, carburants de synthèse).
La capture : entre technologies établies et nouveaux entrants
La deuxième étape clé de la chaîne de valeur du CO₂, la capture, fédère une grande diversité d’acteurs et dynamise l’innovation industrielle. Historiquement pilotée par les grands groupes du gaz industriel comme Air Liquide ou Mitsubishi, cette activité stratégique bénéficie du savoir-faire et des infrastructures développés au fil de plusieurs décennies pour la séparation et la purification des gaz. Un exemple emblématique de cette dynamique est le projet 3D à Dunkerque, porté par ArcelorMittal et Axens, qui vise à démontrer à l’échelle industrielle la pertinence du captage du CO₂ via le procédé DMX™ pour décarboner la production d’acier.
Ce pilote, soutenu par l’Union européenne, marque une étape clé : il ambitionne de valider des solutions techniques réplicables pour capter plusieurs milliers de tonnes de CO₂ chaque année, en vue d’un déploiement industriel massif dans les filières lourdes comme la sidérurgie, la cimenterie ou la chimie
En complément, le secteur voit l’émergence rapide de startups nationales et européennes, portées par la demande de solutions plus flexibles, moins énergivores et mieux adaptées à la réalité des petits sites industriels ou à la valorisation du CO₂. Parmi ces entreprises, Revcoo expérimente par exemple un procédé 100% électrique de cryo-captation, capable d’absorber le CO₂ des cheminées sans recourir à des solvants chimiques et avec une empreinte carbone particulièrement faible.
Ce foisonnement technologique s’explique par la volonté de répondre aux attentes différenciées des industriels, de la nécessité urgente de décarboner dans le cadre des quotas européens, et de la perspective d’intégrer le CO₂ dans de nouveaux cycles productifs.
L’Europe s’est fixé pour objectif de capturer 50 millions de tonnes de CO₂ par an en 2030 et 450 millions de tonnes à horizon 2050, et le marché mondial pourrait atteindre plus de 7 gigatonnes à cet horizon selon l’Agence internationale de l’énergie.
Cette dynamique est encouragée par les politiques de soutien à l’innovation, les contrats carbones pour différence, et l’accompagnement technique des instituts de recherche comme IFPEN ou l’Ademe, lesquels favorisent l’accélération du développement et le passage à l’échelle industrielle.
Le transport : maillon logistique et stratégique à développer
La question du transport du CO₂ représente aujourd’hui un point névralgique pour l’industrialisation des filières de décarbonation en Europe. Dès la sortie des sites de production ou de méthanisation, le CO₂ capté doit être acheminé vers des infrastructures de stockage géologique ou de valorisation industrielle, souvent situées à des dizaines, voire des centaines de kilomètres des points d’émission.
À l’échelle locale, le recours à des camions-citernes et au fret ferroviaire permet de collecter les volumes issus de sites dispersés ou de petites unités de méthanisation et de les regrouper sur des plateformes logistiques. Cependant, l’essentiel de la montée en puissance repose désormais sur le déploiement de réseaux de canalisations, appelés carboducs, capables de transporter en continu des flux important de CO₂ depuis les grands sites industriels et clusters locaux vers les zones de stockage ou les terminaux portuaires exportateurs. Cette infrastructure bénéficie d’un retour d’expérience important dans le transport du gaz, et de nombreux opérateurs gaziers, tels que Natran, Fluxys ou Equinor, mettent à profit leur savoir-faire pour concevoir et exploiter ces réseaux à l’échelle nationale et même transfrontalière.
Parallèlement, la dimension maritime devient centrale dans la chaîne de valeur du CO₂, avec l’émergence rapide de navires-citernes et de terminaux de liquéfaction. Ces infrastructures facilitent l’expédition du CO₂ capté vers des sites de stockage en mer du Nord ou permettent de le valoriser pour des usages industriels. Grâce à ces nouveaux maillons logistiques, le transport du CO₂ structure désormais une véritable économie continentale, reliant la capture sur site aux opérations de séquestration ou de réutilisation, et mobilisant des acteurs majeurs du secteur gazier, maritime et énergétique au service des objectifs de neutralité carbone européens.
Un bon exemple de l’élargissement des acteurs concernés est la participation de CMA CGM à la New Energies Coalition. Bien que les retombées opérationnelles restent limitées à ce stade, cette implication confirme l’intérêt croissant des géants du transport maritime pour la décarbonation via la logistique du CO₂ et signale l’ouverture à des partenariats industriels de grande ampleur.
Séquestration versus valorisation : deux chemins pour le CO₂
La dernière étape de la chaîne de valeur du CO₂ oppose deux grandes stratégies : la séquestration du carbone fossile (pour la grande majorité, 90% des projets actuels) et la valorisation, souvent privilégiée pour le bioCO₂. Majoritairement, le CO₂ capté dans l’industrie lourde et la production d’énergie fossile est destiné à des opérations de séquestration permanente. Cette solution, pilotée par les entreprises pétrolières et les acteurs spécialisés du stockage souterrain, consiste à injecter le CO₂ dans des formations géologiques profondes, aquifères salins ou anciens gisements d’hydrocarbures (notamment en mer du Nord), afin de l’isoler durablement de l’atmosphère. L’expertise technique développée dans l’exploration pétrolière et gazière est réinvestie pour garantir la sécurité, la surveillance et la traçabilité des opérations de stockage à long terme.
À l’opposé, le bioCO₂ issu de la méthanisation ou de procédés industriels bas carbone tend à être valorisé dans des cycles d’usage court. Il peut servir à la production de carburants de synthèse, de gaz renouvelable, à l’enrichissement des serres agricoles ou à la fabrication de matériaux bas-carbone. La valorisation offre des débouchés locaux et favorise la circularité, en intégrant le CO₂ dans de nouveaux flux économiques parfois connectés directement à l’industrie ou à l’agroécologie.
Cette dualité entre séquestration du CO₂ fossile et valorisation du bioCO₂ dessine la cartographie future des acteurs : les pétroliers et logisticiens majeurs investissent dans les infrastructures de stockage, tandis que de nouveaux entrepreneurs et industriels innovent dans l’économie circulaire du carbone, cherchant à créer de la valeur ajoutée à l’échelle locale ou régionale.
Séquestration géologique et export : la nouvelle colonne vertébrale européenne, les ZIBaC françaises en fer de lance
Face à l’objectif partagé par la France et l’Union européenne d’acheminer vers la séquestration près de 90 % du CO₂ fossile capté à horizon 2040, la stratégie s’oriente résolument vers le déploiement de grands corridors logistiques et industriels articulés autour du stockage géologique et de l’export massif. Les institutions européennes, via le Net-Zero Industry Act et les obligations du marché du carbone (EU ETS), imposent non seulement un rythme d’accélération inédit pour la mise en service de capacités de stockage profond mais aussi la création de véritables filières de transport transfrontalières, afin d’exporter le surplus de CO₂ capté vers les zones de stockage en mer du Nord.
Dans ce mouvement, la France mise sur la structuration de Zones Industrielles Bas Carbone (ZIBaC), véritables plaques tournantes de la filière, où se concentrent industriels émetteurs, opérateurs gaziers, énergéticiens, logisticiens et acteurs du stockage. Le projet GOCO₂dans le Grand Ouest cristallise cette dynamique : il vise à mutualiser la capture, l’injection et le transport du CO₂d’une dizaine de sites majeurs (cimenteries, chimie, valorisation de déchets), puis à assurer son acheminement vers les hubs de stockage européens.
À Dunkerque, un autre pôle ZIBaC émerge comme interface stratégique à l’échelle continentale : au-delà du tissu industriel dense (sidérurgie, pétrochimie, production d’énergie), le cluster bénéficie d’une connexion directe aux corridors de pipelines et aux terminaux portuaires, qui permettront d’exporter efficacement des volumes considérables de CO₂ vers les sites de séquestration géologique offshore, notamment en mer du Nord, opérés par des consortiums internationaux tels qu’Equinor, TotalEnergies ou Fluxys.
Ces ZIBaC, soutenues par le plan France 2030 et les dispositifs européens d’innovation, incarnent l’évolution du modèle industriel du CO₂ : elles créent des effets d’échelle, facilitent la gestion collective des enjeux techniques et financiers, et ancrent la France au cœur de l’économie européenne de la séquestration et de l’export de CO₂. Ce maillage territorial, combiné à une stratégie d’intégration logistique et industrielle, constitue aujourd’hui la colonne vertébrale de la neutralité carbone pour l’industrie lourde hexagonale et européenne.
Collecte et valorisation du CO₂ : l’atout local et la clé de la coordination
Parallèlement à la grande filière de séquestration, la collecte et la valorisation du CO₂ à l’échelle locale jouent un rôle essentiel dans l’émergence d’une économie circulaire du carbone accessible à tous les territoires. Les unités de méthanisation, les PME industrielles ou agroalimentaires et les collectivités disposent de gisements diffus de CO₂, souvent d’origine biogénique (bioCO₂), dont la capture et la réutilisation constituent de réels leviers d’innovation. Ces flux locaux, une fois collectés puis purifiés et stockés temporairement peuvent ensuite être valorisés pour produire des carburants de synthèse, enrichir des serres agricoles, alimenter l’industrie alimentaire ou s’intégrer à des filières de matériaux bas carbone.
La réussite de ces démarches repose avant tout sur la coordination de l’ensemble des acteurs locaux : émetteurs de CO₂, utilisateurs potentiels, logisticiens, développeurs de technologies, mais aussi collectivités territoriales et financeurs. L’échelle de l’action collective conditionne l’économie de ces projets, leur robustesse technique et leur capacité à créer un véritable écosystème d’innovation, de la collecte à la revalorisation.
Yélé s’engage dans la filière CO2
C’est sur ce facteur clef de succès que Yélé Consulting s’engage auprès de ses clients publics et privés : définir des feuilles de route réalistes, structurer des consortiums locaux ou européens, accompagner le passage du démonstrateur à l’industrialisation, piloter la concertation entre parties prenantes, et garantir la mobilisation des bons leviers de financement.
L’expérience de Yélé permet aujourd’hui d’accompagner la montée en puissance des projets territoriaux de valorisation du CO₂, contribuant concrètement au développement d’une économie bas carbone compétitive et résiliente.
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Rédacteurs : Brieuc Gancel et Eliot Lebleu
Relecteurs : Ziwei Wu et Audrey Bergeron
Sources :
- « Net-Zero Industry Act (Regulation EU 2024/1735) » – eur-lex.europa.eu
- « World Energy Outlook 2024 » – iea.org
- « Carbon Capture, Utilisation and Storage (CCUS) – Energy System » – iea.org
- « Le captage et la chaîne de valeur du dioxyde de carbone » – cre.fr
- « Investments to decarbonise heavy industry in France: what, how much and when? » – i4ce.org
