Développement durable

Innover tout au long du cycle carbone

TotalEnergies mobilise sa recherche sur l’ensemble du cycle du carbone pour réduire les émissions ou les compenser, avec la détection des émissions de méthane, le captage, stockage et la valorisation du CO2 (CCUS) ainsi que l’innovation autour de l’hydrogène.

Au-delà de toutes les actions menées pour réduire les émissions de gaz à effet de serre et l’intensité carbone des produits, séquestrer le CO2 est un levier indispensable pour atteindre la neutralité carbone en 2050. Les puits de carbone ont un rôle essentiel à jouer. Nos équipes numériques à Saclay utilisent l’apprentissage par renforcement (Reinforcement Learning ou RL) pour identifier les molécules capables de capturer le CO2. Cette technique facilite l’exploration optimale de l’espace des molécules candidates vers la sélection de la meilleure pour un objectif particulier, par exemple pour obtenir de meilleurs adsorbants de CO2 basés sur des structures organométalliques (MOF).

Nos chercheurs numériciens collaborent avec les équipes de notre centre de recherche de Houston aux États-Unis sur le développement d’un outil qui permet une simulation multiphysique du stockage de CO2. Au format open-source, il pourra tirer parti des supercalculateurs exascales et vise à être la référence dans ce domaine.

En partenariat avec la Chaire de recherche TRACE (Trackin Carbon Emissions) coordonnées par le LSCE et cofinancée par Suez, Thalès Alenia Space et TotalEnergies, nous cherchons à développer de meilleures méthodes de suivi des émissions de gaz à effet de serre (dioxyde de carbone et méthane) par analyse des images satellite et de nouveaux capteurs déployés sur le terrain.

Des projets sont également à l’étude pour construire la future filière hydrogène.

Ils vous racontent le monde de demain

Le développement du procédé CCUS

Pour répondre aux enjeux du changement climatique, capter et stocker le CO2 est un processus complexe mais essentiel, à développer à plus grande échelle.

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FOCUS : IA & calcul quantique

Interview de Marko Rancic,
responsable du projet de recherche sur le calcul quantique chez TotalEnergies à Paris-Saclay

Modéliser un filtre à CO₂ à l'aide du calcul quantique

Marko Rancic dirige les projets de recherche sur le calcul quantique chez TotalEnergies à Paris-Saclay. L’un d’eux est axé sur la modélisation de la capacité de captage du CO2 de nouveaux matériaux appelés structures organométalliques (metal-organic frameworks ou MOF).

Marko Rancic, vous dirigez le projet de recherche sur le calcul quantique chez TotalEnergies. Pouvez-vous nous parler de vos travaux sur le captage, l’utilisation et le stockage du CO₂ ?

Marko Rancic : Les recherches de TotalEnergies sur le CCUS sont axées sur le développement de nouveaux matériaux appelés structures organométalliques (MOF). Ce sont des clusters métalliques liés par des molécules organiques. Les propriétés des MOF font qu'ils agissent comme une sorte « d’éponge » qui adsorbe le CO₂ présent dans les flux de gaz qui les traversent. Mon équipe travaille sur la modélisation du captage du CO2 par ce type de matériaux et étudie comment améliorer leur capacité de captage, en fonction de leur taille, forme et composition chimique. L’objectif est de choisir les matériaux les plus efficaces à développer.

En quoi le calcul quantique est-il nécessaire ?

Ces matériaux sont très complexes : ils sont composés de milliers d'atomes et d'électrons. Pour en faire une simulation, il faut calculer des milliers de combinaisons, ce qu'il serait impossible de faire avec un supercalculateur standard. Le calcul quantique nous permettra de réaliser ces tâches beaucoup plus rapidement qu'avec un ordinateur traditionnel, avec un très haut niveau de précision.

Mais le calcul quantique n’en est qu’à ses débuts. Les ordinateurs sont sources de bon nombre d'erreurs. Pour être traité, notre problème complexe doit être divisé en parties beaucoup plus petites et plus simples. L’enjeu aujourd’hui est de trouver la bonne méthode pour y parvenir et faire fonctionner notre algorithme sur les simulateurs de calcul quantique.

Collaborez-vous avec d'autres entreprises ou des universitaires pour faire progresser vos travaux plus rapidement ?

Bien sûr, nous travaillons avec des universitaires. Notre équipe intègre quelques doctorants supervisés par des chercheurs universitaires. Nous avons également conclu 2 partenariats privés. Le premier est une collaboration de deux ans avec Cambridge Quantum Computing, une entreprise de calcul quantique basée au Royaume-Uni. Avec ce spécialiste, nous travaillons sur les méthodes de fragmentation dont je parlais précédemment.

Nous faisons également partie du programme européen Next Applications of Quantum Computing (NEASQC), dirigé par Atos. Notre rôle dans ce programme de quatre ans est d'étudier les capacités de captage du carbone des ligands benzène au sein des MOF. Nous travaillons également sur des outils de fragmentation. Notre objectif est de développer la première solution open source (et donc accessible au public) de captage de carbone pour les ordinateurs quantiques.

Quels autres domaines souhaite explorer TotalEnergies avec le calcul quantique ?

Nous pensons que le calcul quantique pourrait également être très utile pour la modélisation de nouveaux matériaux destinés aux batteries, la résolution d'équations de physique et la résolution de problèmes d’optimisation comme l’optimisation des trajets ou la planification de la production. Ce sont tous des sujets sur lesquels travaillent nos équipes.