La technologie de capture du carbone repose sur d'excellents capteurs de CO2

En tant que première entreprise de captage directe de l’air (DAC) des pays du Sud, Octavia Carbon a mis en service la deuxième installation de captage de l'air et stockage géologique. 

Grâce à l’exploitation de l’énergie géothermique renouvelable, particulièrement abondante au Kenya, pour capturer le dioxyde de carbone atmosphérique et le stocker de façon sécurisée en profondeur, Octavia a développé une technologie évolutive qui repose sur les caractéristiques de performance uniques des capteurs de mesure du CO2 de Vaisala.

Contexte

Les efforts mondiaux entrepris pour lutter contre le changement climatique visent à réduire les niveaux de gaz à effet de serre (GES) dans l’atmosphère. Cela peut être réalisé en réduisant les émissions de gaz à effet de serre, issues par exemple de l’industrie, des bâtiments et des transports, et en éliminant les gaz à effet de serre contenus dans l’atmosphère. La capture du carbone peut être utilisée dans ces deux scénarios : capturer le CO2 provenant des émissions ponctuelles et capturer le CO₂ directement dans l’air – DAC.

Le processus DAC a besoin d’énergie. Pour réduire significativement les GES, il est donc nécessaire que l’approvisionnement énergétique nécessaire soit neutre en carbone. Le Kenya bénéficie d’un avantage significatif : la partie kényane de la Grande Vallée du Rift offre un potentiel énorme en énergie géothermique. Les mouvements des plaques tectoniques, il y a environ 25 millions d’années, ont permis à l’eau de s’infiltrer dans les roches chaudes situées entre 1 et 3 km de profondeur, créant un mélange d’eau et de vapeur surchauffées à haute pression - des conditions optimales pour la production d’énergie géothermique.

Aujourd’hui, près de 90 % de l’électricité du Kenya est produite à partir de sources d’énergie renouvelables, dont la géothermie demeure la principale. Les centrales géothermiques du pays génèrent également de la chaleur résiduelle. La technologie d’Octavia Carbon a été conçue pour exploiter cette ressource. De plus, cette géologie volcanique souterraine est idéale pour stocker durablement du CO₂.

Le succès du DAC repose en grande partie sur son efficacité à éliminer le CO₂ contenu dans l’air. En particulier, les exploitants de DAC doivent maximiser la différence entre le flux de CO₂ capturé et les émissions de CO₂ du processus de capture. La mesure exacte de la concentration en CO₂ est donc d’une importance critique. 

Octavia Carbon

Fondée en 2022 par deux innovateurs, Octavia Carbon emploie désormais plus de 60 personnes dans le cadre de sa mission, à savoir optimiser la technologie DAC en réduisant les coûts et en augmentant l’impact. L’objectif de l’entreprise est de fournir une solution efficace pour éliminer durablement le carbone et de servir de catalyseur à la croissance industrielle verte et à la justice climatique dans les pays du Sud.

En septembre 2025, le Deuxième Sommet Africain sur le Climat s’est conclu par un appel clair à positionner l’Afrique, non pas comme une victime du changement climatique, mais comme un moteur de solutions dans l’économie climatique mondiale. Octavia Carbon a été créée pour devenir l’une de ces solutions.

Octavia propose plusieurs programmes d’élimination du dioxyde de carbone (CDR) qui permettent aux particuliers et aux organisations de faire des dons philanthropiques et/ou de compenser leurs émissions de carbone. De plus, les organisations participant au commerce du carbone peuvent acheter des crédits CDR directement auprès d’Octavia.

Après avoir capturé directement le CO₂ dans l’air ambiant, Octavia liquéfie le gaz et le transfère à un partenaire qui se charge du stockage géologique souterrain durable. 

Défi de la mesure du CO2

Consciente de la nécessité de développer un processus de capture directe de l’air (DAC) aussi efficace que possible, l’équipe d’optimisation d’Octavia devait être en mesure d’effectuer des mesures en ligne exactes à chaque étape du processus. En outre, la vérification du processus de capture du carbone d’Octavia n’est possible qu’avec des mesures fiables et exactes du CO₂.

Le personnel d’Octavia a essayé, puis abandonné plusieurs produits de fabricants de capteurs de CO₂ avant d’opter pour Vaisala. Khamis Mwalwati Muniru, Responsable de l’optimisation des processus chez Octavia. « Au sein de mon équipe, nous testons rigoureusement les matériaux pour évaluer leur efficacité de la capture du CO₂. Ce processus nécessite une surveillance précise du CO₂ sur une grande plage de concentration, allant de 0 à 100 % vol. lors des phases de libération du CO₂ à moins de 400 ppm lors de la capture du CO₂, ce qui nécessite une exactitude des mesures exceptionnelle. »

Khamis a constaté que certains capteurs fournissaient des valeurs exactes à certaines concentrations, mais pas à toutes, et que d'autres avaient des problèmes de fiabilité. « Nous devons pouvoir mesurer précisément les niveaux de dioxyde de carbone, de la concentration ambiante d’env. 430 ppm à celle du CO₂ capturé à 99,99 %, » dit-il. « Seuls les capteurs de Vaisala étaient capables de garantir l'exactitude nécessaire sur une telle plage de concentration. »

En plus de l’exactitude des mesures, l’équipe de Khamis avait également besoin de stabilité. « Notre DAC fonctionne essentiellement par lots, ce qui signifie que les mesures des capteurs varient fortement, passant de valeurs très faibles à des valeurs très élevées en l’espace d’une heure environ. Nous avons constaté que certains des capteurs initiaux (qui ne sont plus utilisés) perdaient en exactitude au cours d’un seul cycle, ce qui a eu deux conséquences importantes. Premièrement, nous avons dû effectuer des étalonnages fréquents, fastidieux et longs, et deuxièmement, et surtout, nous ne pouvions pas nous fier aux mesures pour déterminer le moment où l'absorbant était complètement saturé. »

La solution Vaisala s’est révélée idéale pour la capture du carbone

L’équipe d’optimisation des processus d’Octavia a évalué la sonde de dioxyde de carbone GMP343 de Vaisala et l’a jugée idéale pour leur application. « En plus d’une vaste plage, nous avions aussi besoin d’une grande exactitude au-dessous de 400 ppm, ce qui n’était pas possible avec la plupart des capteurs que nous avons testés. », explique Khamis. « Nous avons donc été ravis de découvrir que le GMP343 pouvait offrir une exactitude de ±3 ppm et une stabilité à long terme. Heureusement, cela signifiait que nous ne devions pas réétalonner l'instrument avant chaque test. »

Le GMP343 est doté de la technologie CARBOCAP® de Vaisala, un capteur infrarouge non dispersif (NDIR) à faisceau unique et à double longueur d’onde, à base de silicium, sans pièces mobiles. Les capteurs CARBOCAP® offrent une grande stabilité sur le long terme grâce à leur filtre FPI micromécanique qui fournit une mesure de référence afin de compenser toute variation potentielle de l’intensité de la source lumineuse, ainsi que la contamination et l’encrassement du chemin optique. Pour Octavia, cette stabilité représentait une excellente dérive annuelle de ±2 %.

Outre le GMP343, Octavia utilise également le Vaisala MGP241, conçu spécifiquement pour les processus de capture du carbone, avec des mesures fiables dans des conditions humides et difficiles. Grâce à des mesures en ligne avec compensation automatique de la température et de la pression, la plage du MGP241 s’étend de 0 à 100 % vol. de CO2. Il utilise également la technologie CARBOCAP® pour offrir une stabilité à long terme. Le MGP241 s’est avéré idéal pour les mesures après adsorption.

Samy Oumaziz, responsable des ventes du secteur de mesure industrielle pour l’Afrique chez Vaisala, déclare : « Nous sommes heureux de pouvoir aider Octavia Carbon, non seulement à améliorer le contrôle des processus et à instaurer la confiance dans les mesures du CO₂, mais aussi parce que ce processus DAC est évolutif. Nous avons un regard positif sur les perspectives à venir. Nous avons travaillé en collaboration étroite avec Octavia pour bien comprendre leur processus DAC, définir les exigences de mesure strictes et fournir une solution de mesure du CO₂ individuelle qui soutient la croissance future d’Octavia et contribue à l’essor de l’innovation climatique africaine. »

Le processus DAC d’Octavia Carbon 

Le processus comporte trois phases principales : adsorption, désorption et liquéfaction/injection. Chaque phase nécessite de l’énergie, mais grâce à l’accès facile du Kenya à l’énergie géothermique renouvelable, les processus d’Octavia sont peu coûteux et affichent un bilan carbone négatif.

Lors de la première phase, l'air ambiant (contenant ~430 ppm de CO₂) est aspiré dans la machine DAC où il passe à travers un filtre contenant des absorbants chimiques. Ces produits chimiques se lient au dioxyde de carbone de manière sélective, le détache efficacement de l’air, jusqu’à ce que le matériau filtrant devienne complètement saturé en CO₂.

Lors de la phase de désorption, une chaleur indirecte sous vide est appliquée au matériau filtrant, ce qui provoque la libération du CO₂ concentré, qui est extrait. Ce processus régénère les filtres en vue de leur réutilisation.

Lors de la phase finale, le CO₂ capturé est comprimé et refroidi, ce qui provoque sa liquéfaction et permet de le transporter ensuite vers des sites géologiques sécurisés où il est injecté profondément sous terre dans des formations rocheuses appropriées. Dans ces conditions, et avec le temps, le CO₂ se minéralise progressivement via un processus connu sous le nom de carbonatation, et fait désormais partie intégrante de la roche.

Il faut souligner ici que le processus DAC d’Octavia est entièrement modulaire et donc évolutif, ce qui permet à l’entreprise de se fixer des objectifs de croissance ambitieux. L'objectif est de capturer 1 000 tonnes de CO₂ par an avec la première usine commerciale (Projet Hummingbird) d'ici 2026, et de dépasser un million de tonnes retirées chaque année d'ici 2030.

Sommaire 

Le responsable de la ligne produit chez Vaisala Antti Heikkilä déclare : « Nous sommes heureux de pouvoir aider Octavia Carbon dans ce projet passionnant. Nos sondes de CO₂ uniques ont été développées spécialement pour des applications exigeantes comme celle-ci. Fidèle à notre devise « Taking every measure for the planet », ce projet constitue un parfait exemple de la manière dont la technologie de mesure de Vaisala contribue à lutter contre le changement climatique.

« En fin de compte, le rôle du DAC sera dicté par le coût par tonne du CO₂ capturé, » explique Khamis. « Dans la vallée du Rift, nous avons la chance de bénéficier d’une énergie géothermique sans carbone, mais l’évolutivité de notre technologie dépendra fortement de l’optimisation du processus. »

Des mesures exactes et fiables du CO₂ sont essentielles tant pour l’optimisation du processus que pour les équipes opérationnelles d'Octavia Carbon. Sans mesures exactes, il ne serait pas possible de sélectionner et d’améliorer la performance de l'absorbant. De même, des mesures exactes permettent d'effectuer un contrôle efficace du processus et aident le personnel chargé des opérations, p. ex. à identifier le moment exact où l'absorbant atteint sa saturation.

L’identification exacte et rapide du point de saturation de l'absorbant est essentielle pour optimiser l’efficacité du processus, ce qui permet de maximiser la capture de CO₂ tout en réduisant les coûts, en économisant du temps et en diminuant la consommation énergétique du processus.

Enfin, et peut-être surtout, il est essentiel que les clients d’Octavia Carbon aient confiance dans l’exactitude et la fiabilité du CDR qu’ils achètent. Cela reposera sur une accréditation par une tierce partie, mais cela dépend également entièrement de l'exactitude des mesures du CO₂.