L'avenir de la capture du CO2 (2/2)
Les DAC seront-elles assez performantes ? Elles partent de loin, mais le nombre d'innovations explose.
Hello, voilà la newsletter du Plongeoir #21.
On est 8400 à se serrer sur le Plongeoir. Bientôt le record du monde ?
Merci à Asterion Ventures qui soutient le Plongeoir depuis le début. C’est beau ! Je sais qu'ils regardent de près les sujets de capture du carbone parce que j'échange souvent avec leur équipe. Asterion est au monde du VC ce que Wemby est à la NBA :) C’est le fonds français qui monte, avec une nouvelle approche rassemblant les meilleurs Business Angels sur le long terme. Si tu es BA et que tu veux en savoir plus, n'hésite pas à prendre RV avec Louise, qui est hyper sympa.
Si ce n’est pas déjà fait tu peux aussi :
Lire le Plongeon numéro 1 sur les DAC. Sinon tu risques de ne pas tout comprendre.
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C’est partiiii
Si tu as 1 minute
Zoom 🔎 : Les systèmes de DAC actuels sont trop coûteux. Le carbone qui sort d’une DAC est vendu en moyenne $690 / tonne, contre $60 pour le prix moyen au 12/02. Les US ont mis en place un crédit d'impôt de $180 / tonne. La structure des premières technos de sorbant solide dépend à 50% du sorbant et 30% de l’énergie. Pour celles basées sur du solvant liquide, le Capex représente 50% des coûts.
Inspis 👏 : La plupart des enjeux énergétiques se situent à la libération du CO2. Une nouvelle vague de startups nées à partir de 2018 réinvente les technologies comme Removr, Parallel Carbon ou Maia.
Chaîne de valeur 🔗 : 40 boîtes actives dans les DAC partout dans le monde, triées selon leur mode de capture du CO2, mais aussi selon leur positionnement.
Jobs ☝️ : Quelques jobs clefs en Europe.
Idées de boites 💥 : On ne va pas se mentir, lancer une DAC n’est pas donné à tout le monde. Je te propose quelques réflexions pour challenger des projets DAC. Prévision des imprévus R&D ? Challenge de l’impact ? Stratégie énergétique ? Fondations scientifiques ?
Vocaux 📣 : Thoralf est Cofounder & CEO de Sirona Technologies et ex ingénieur Tesla. Il nous livre ses conseils pour aborder un projet de DAC.
Allez, on plonge ?
Si tu as 10 minutes
Au programme :
Zoom : Les DAC un jour rentables ?
Inspis : Les différentes vagues de DAC.
Chaîne de valeur : mapping des DAC.
Jobs : ils recrutent.
Idées : on plonge dans le grand bain ?
Vocaux : conseils d’expert.
Cet e-mail sera coupé avant la fin. Lis-le directement dans ton navigateur ici 👇
1. Zoom 🔎 : Les DAC un jour rentables ?
Une fois qu’elles ont capturé le CO2, les DAC peuvent viser 2 modèles économiques :
Vendre des crédits sur le marché de la compensation carbone. C’est le cas quand le CO2 est séquestré en sous sol.
Vendre le CO2 pour réutilisation : boissons gazeuses, serres agricoles etc.
Je te propose qu’on se concentre sur le marché du carbone, parce que c’est ce qui permet le mieux de comparer les technos entre elles.
Les systèmes de DAC actuels sont trop coûteux. Le carbone qui sort d’une DAC est vendu en moyenne $690 la tonne, contre $60 pour le prix moyen au 12 février 2024. Les technologies basées sur les océans sont encore plus chères aujourd’hui, car elles sont encore plus récentes.
Déjà tu vas me dire : “Si c’est si cher, pourquoi certains achètent le carbone à ce prix là ?” Certaines boîtes comme Stripe, Shopify, ou Microsoft font le choix d’acheter de les acheter pour financer la recherche et le déploiement de nouvelles solutions.
Le BCG (qui a signé des partenariats avec Climeworks et CarbonCapture) estime que le coût doit se rapprocher de $100 par tonne d'ici 2050 pour être largement adopté.
C’est un sacré défi. Les seules commodités vendues moins de $100 la tonne aujourd’hui sont le sable et le gravier. Le ciment, l’acier, le gaz naturel ou toutes les denrées agricoles comme le sucre, sont vendues plus de $100 la tonne. Évidemment il faut prendre en compte l’inflation future, et le fait que le carbone va devenir une denrée convoitée. Mais même $150 la tonne serait une belle prouesse.
Les premières startups à s’être déployées n’atteindront probablement jamais cet objectif. Climeworks vise 300$ en 2050 : leur technologie consomme trop d’énergie.
Ils peuvent s’en sortir aux US parce que le gouvernement soutient fortement les DAC. Ils ont mis en place le crédit d'impôt 45Q de $180 par tonne pour la séquestration en sous sol du CO2 et de $130 par tonne pour l'utilisation dans d’autres produits. Ils vont investir au total 3,5 milliards de dollars de subventions. Ca sera même 1,2 milliard de dollars pour uniquement deux usines en Louisiane et au Texas. Le plus gros investissement dans des DAC jamais réalisé sera donc un investissement d’Etat.
Des subventions existent en France mais uniquement pour les CCUS qui captent le CO2 via les cheminées des principales industries. En Europe, les aides Horizon Europe peuvent financer des DAC.
Les technologies sont récentes et peu déployées à grande échelle, donc le coût des DACs diminuera forcément. Mais de combien ?
Voilà la structure de coût classique des deux technologies les plus répandues :
Sorbant solide (S-DAC - ex Climeworks) : +50% des coûts viennent du sorbant, et +30% de l’énergie.
Solvant liquide (L-DAC - ex Carbon Engineering) : +50% vient de l’amortissement des Capex (modèle complexe), 30% du coût de l’énergie, et 20% d’autres coûts d’exploitation.
Il y a donc 3 méthodes principales pour diminuer le coût des DAC :
Déployer des très grosses usines pour écraser les coûts de Capex.
S’installer là où l’énergie est abondante et peu coûteuse.
Inventer de nouvelles technos économes en énergie et en sorbant.
Carbon Plan est une asso américaine. Elle a développé un excellent outil pour simuler le coût du carbone des technologies selon les paramètres choisis (techno, énergie, pays, etc.). N’hésite pas à jouer avec si tu veux creuser la structure de coût des DAC.
2. Inspis 👏 : Les différentes vagues de DAC.
La vague 1 de DAC est apparue à la fin des années 2000. Les startups les plus célèbres sont Climeworks (sorbant solide) et Carbon Engineering (solvant liquide).
Le gros souci de ces technologies est le coût énergétique. En bas à gauche du schéma ci-dessous tu vois le besoin en électricité et en chaleur pour les faire tourner.
La plupart des enjeux se situent à la libération. Pour comprendre, imagine un piège à CO2 : une fois qu’il est capturé, il faut le libérer pour pouvoir le stocker. L'enjeu de la libération est tout simplement de séparer le CO2 du matériau qui l'a capturé pour être soit stocké, soit utilisé ailleurs.
La plupart des technologies DAC chauffent le solvant liquide ou le sorbant solide contenant le CO2 pour le libérer. Ce process consomme énormément d'énergie.
De nouvelles technos émergent pour résoudre ce problème majeur.
La vague 2 de startups DAC a été lancée dès 2018, avec des approches de capture et de libération du CO2 totalement nouvelles :
Removr utilise le zéolithe. C’est un sorbant solide qui fonctionne comme une éponge à CO2 très dure, avec des trous minuscules pour capturer le CO2. Ils sont propriété à 60% de Vanir Green Industries, un fond connu pour amener les startups de la planche à dessin jusqu’à la cotation en bourse (ex de Blastr, industrie d’acier bas carbone)
Verdox a été pionnier d'un processus de capture et de libération qui fonctionne avec un changement de tension électrique.
Parallel Carbon utilise une techno très économe grâce à un contact passif avec l’air (pas de ventilateurs géants) et une libération du CO2 via un changement de pH (acidité).
Maia combine plusieurs mécanismes de libération tels qu’une faible chaleur et une différence de tension électrique.
Alors qu’aujourd’hui nous n’entendons parler que de Carbon Engineering et Climeworks, nous oublions qu’une vague massive d’innovations arrive. Voilà l’évolution du nombre de startups de DAC créées, et les types d’innovations utilisées pour libérer le CO2. C’est l’explosion.
Les startups de DAC nées ces 3 dernières années ont progressé. Elles arrivent à une maturité technologique qui leur permet de lever des fonds avec des investisseurs VC pour passer à l’échelle.
3. Chaine de valeur 🔗 : mapping des DAC
Startups historiques (vague 1)
Climeworks (Suisse - 2009) : $785M levés. Sorbant solide. Projet flagship en Islande (Orca), et projets en cours aux US avec le gouvernement.
Carbon Engineering (Canada, 2009) : Racheté par Occidental Petroleum, sorbant liquide.
Global Thermostat (US - 2006) : $88M levés. Sorbant solide.
Les fournisseurs de technologies et d’ingénierie
Cormetech Capture (US - 1989) : fournisseur de sorbants solides.
Svante (US - 2007) : $323M levés. Fournisseur de sorbants solides, et de technologies DAC.
Corning (US - 1851) : spécialiste de la céramique, création de structures solides sur lesquelles sont intégrés les sorbants.
Carbfix (Islande - 2006) : partenaire de DAC pour l’enfouissement du CO2 dans le sol.
Startups prometteuses par leur mode de capture de CO2 (vague 2)
Carbonates alcalins solides (le CO2 de l’air est capté par réaction avec du carbonate basique)
Heirloom (US - 2020) : $53M levés
Parallel Carbon (UK - 2021) : $3.6M levés. DAC couplée à l'électrolyse de l'eau. Vise à capturer le CO2 atmosphérique tout en produisant de l'hydrogène.
Calcin8 (UK - 2021)
Zeolithe (minéral microporeux utilisé pour filtrer et absorber le CO2)
Carbon Capture (US - 2019) : $35M levés. Leur CEO est l’ex CEO de Carbon Engineering.
Removr (Norway - 2022) : $3.4M levés
MOF (Metal-Organic-Frameworks, sorbants solides avec process peu énergivore)
Stathmos (France - 2023) : issus de Marble Studio, par Amandine Cadiau.
Autres DAC avec techno MOF : Mofworx, Aspiradac, Mosaic material
Résine échangeuse d'ions (capture le CO2 en changeant d'état en fonction de l'humidité, ou de température / pression)
Carbon Collect (Irelande - 2018) : $12M levés
Avnos (US - 2021) : $36M levés. Capture l’eau de l’air en même temps que le CO2.
Électrochimie (capte le CO2 en utilisant des réactions chimiques contrôlées par un courant électrique)
Verdox (US - fin 2019) : $100M levés. Spinoff MIT.
Mission Zero Technologies (UK - 2020) : $9.2M levés
RepAir (Israel - 2020) : $11.5M levés
Carbon Blade (US)
Carbon Atlantis (Allemagne - 2022)
Maia Carbon (France - 2023) : cofondé par Aurélie Gonzalez
Techno de capture par films fins (capte le CO2 par des matériaux inclus dans le film. Techno issue des panneaux solaires)
Carbyon (Pays-Bas, 2019) : $3M levés.
Startups prometteuses par leur positionnement :
DAC intégré directement à une industrie :
Soletair Power (Finlande - 2016) : $623K levés. DAC pour stocker le CO2 dans du béton.
Carbon Reform (US - 2020) : $3.1M levés
NeoCarbon (Allemagne - 2021) : $1.4M levés. Retrofit de tour de refroidissement d’industries.
Skytree (Pays Bas - 2010) : $8.7M levés. DAC décentralisées pour serres agricoles.
Capture6 (US - 2021) : $6.3M. Se concentre sur les sites de traitement de l'eau de mer, pour convertir le CO2 en carbonates.
Carbominer (Ukraine - 2020) : $1M levé. DAC liées aux serres agricoles.
AirCapture (US - 2019) : DAC modulaires pour fournir l’industrie (alimentaire, boissons, carburants).
DAC qui cherchent à produire du carburant vert :
Sustaera (US - 2021) : $10M levés. Shopify s'est engagé à leur acheter 5 000 tonnes de CO2 capturé pour 2024.
Redox NRG (Estonie - 2021)
Greenlyte Carbon Technologies (Allemagne - 2022) : $8M levés. Production d’hydrogène en capturant du CO2.
DAC qui utilisent des technos éprouvées (ex sorbant solide) mais cherchent à accélérer rapidement dans des pays à énergie abondante
Sirona Technologies (Belgique - 2023) : $1M levé. DAC modulaire, forte vélocité avec un CEO ex-Tesla, énergie abondante au Kenya.
Octavia Carbon (Kenya - 2022) : $500K levés. Atouts Kenyans (géologie et soleil)
Noya (US - 2020) : $12.2M levés.
AspiraDAC (Australie)
DAC adaptées à des climats spécifiques :
Terrafixing (Canada - 2020) : pour les climats froids et secs.
4. Jobs ☝️: ils recrutent
Peu de postes en Europe : n’hésite pas à suivre Sirona, Maia, et Stathmos. Toutes les startups cherchent des ingés & chercheurs, je ne les détaille pas tu n’as qu’à choisir ;)
Quelques postes qui sortent du lot :
Mission Zero (Remote / Londres) : Head of People, Head of brand design.
NeoCarbon (Allemagne) : Head of Engineering.
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5. Idées 💥 : on plonge dans le grand bain ?
On ne va pas se mentir, lancer une DAC n’est pas donné à tout le monde. Il faut à minima un membre de l’équipe fondatrice qui soit scientifique avec une compréhension fine des enjeux technologiques.
Il suffit de regarder les profils qu’on a en Europe : Aurélie (CEO Maia, ingé énergie, Centrale Supelec), Amandine (CEO Stathmos, docteur en physique), Thoralf (CEO Sirona, ex Tesla, ingé UCL).
Pour autant on peut évidemment s’associer. Et surtout on peut avoir envie de se faire son propre avis, que cela soit pour financer une startup ou pour en rejoindre une. Je te propose donc ici quelques réflexions pour challenger des projets DAC.
Quelle prévision des imprévus R&D ?
Un Business Plan est rarement conservateur : un entrepreneur est par nature optimiste. Lorsque la part de Recherche et Développement (R&D) est importante et que le projet nécessite la construction d’usines, c’est encore plus difficile de prévoir les coûts. J’ai bien aimé ce graph de 1983, qui m’a rappelé quelques souvenirs Agricool.
L’ACV analyse t-elle les émissions des clients ?
Lorsqu’on développe une technologie de DAC, il faut réussir à vendre le carbone à un prix élevé. Mais attention à l’impact lorsqu’on délègue le stockage du CO2. Voici deux exemples cités dans un article de recherche :
Aether est une entreprise qui fabrique des diamants synthétiques. Elle achète du CO2 aux startups de DAC, et crée un diamant synthétique. Elle promet de stocker du carbone à l’intérieur, et utilise 20 tonnes de CO2 de l'air pour créer un diamant d'un carat. La plupart du CO2 n’est pas stocké dans le diamant, mais sert au processus de fabrication. Attention à bien différencier le CO2 utilisé dans le process de fabrication de celui réellement séquestré.
Mission Zero Technologies vend de son coté son CO2 à l’industrie du bâtiment, qui va l’utiliser pour créer du béton, et stocker du carbone à l’intérieur. Mais quelle part du CO2 est utilisée pour la fabrication du béton et quelle part est utilisée pour être stocké dedans ?
Une analyse du cycle de vie (ACV) parait indispensable, et pas uniquement pour analyse le process de la DAC. Il faut aussi creuser l’utilisation par les clients (scope 3).
Quelle est la stratégie énergétique ?
Les DAC doivent utiliser de l'énergie à faible émission de carbone pour ne pas créer plus d'émissions qu'elles n'en retirent. Il faut absolument :
Que l’énergie prévue soit 100% renouvelable.
Qu’elle ne soit pas utile à d’autres industries qu’il faudrait décarbonner. En Europe ou aux US il n’est probablement pas très malin d’investir dans des usines de DAC. C’est pourtant fortement subventionné aux US. Il vaudrait mieux utiliser l’énergie renouvelable disponible pour rendre les industries existantes moins émissives.
Certains projets comme Sirona prévoient d’investir dans des pays comme le Kénya. C’est intéressant car dans ce type de géographie il est possible de créer beaucoup plus d’énergie renouvelable qu’il n’y a de besoin local. Par contre comme discuté en commentaire de notre Plongeon 1 sur les DAC : est-ce que certaines industries pourraient aussi s’y installer pour décarboner l’économie ? On y installe des DAC mais peut être qu’on pourrait y produire de l’aluminium, du silicium ou de l’acier ?
Quelles fondations scientifiques ?
Nombreuses sont les histoires de DAC qui naissent dans des labos de recherche. Verdox vient du MIT, Carbfix du CNRS Toulouse, de “University of Iceland”, et de “University of Columbia”.
Les startups doivent idéalement être structurées autour d’une base académique. Carbon Engineering a publié sur son processus dans Joule. Les fondateurs de Verdox ont publié sur leur processus dans Energy & Environmental Science.
Tu peux enquêter sur les universités françaises, et les recherches du CNRS. Tu peux aussi parler à des startups studios spécialisés dans la “Deep Tech” comme Marble Studio. Difficile de parier sur une nouvelle technologie sans approbation scientifique.
Le projet est-il adapté à la géographie ?
Selon cet excellent article dans Science, la clef est d’adapter parfaitement chaque techno à un environnement météo idéal. J’en ai tiré 3 exemples :
Les DAC à base de chaux demandent une haute humidité et un climat plus chaud.
Les DAC basées sur les MOF (ex Stathmos) et sur les zéolithes sont plus pertinentes dans des environnements secs et froids.
Les DAC à oscillation d'humidité préfèrent les environnements secs et chauds.
6. Vocaux 📣 : conseils d’experts.
Thoralf est co-founder et CEO de Sirona Technologies.
Construis un premier prototype le plus rapidement possible : ils ont pu produire une première version en 2 mois pour 2000 euros.
Trouve des Business Angels utiles, notamment des entrepreneurs qui connaissent le hardware.
Ressources clefs :
Article Science du 31-01-24 : “Reviewing direct air capture startups and emerging technologies”
Deep dive Zénon de janvier 23 : Direct Air Capture
Carte des projets DAC de CDR.fyi
Analyse CDR Primer sur la DAC et toutes les technologies de capture
C’est tout pour aujourd’hui, merci de m’avoir lu jusqu’au bout.
Tu peux lire les précédentes newsletters, notamment la dernière : Tout réinventer avec l’IA.
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J’ai deux derniers services à te demander :
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À très vite,
Guillaume
Merci guillzume pour ces Newsletter très intéressantes