Transition énergétique

La décarbonation de la chaleur

Les émissions de gaz à effet de serre de la Chimie en France sont majoritairement des émissions de CO2.

Celles-ci sont dues pour environ 60 % d’entre elles à la production de chaleur pour les procédés industriels. Le reste des émissions de CO2 est généré directement par les réactions chimiques autres que la combustion.

Source : CITEPA

Ce sont donc les émissions de CO2 dues à la production de chaleur qui concentrent aujourd’hui une grande partie des efforts de l’industrie de la Chimie en matière de réduction des émissions de gaz à effet de serre.

C’est pourquoi France Chimie, en lien avec l’ADEME, la Direction Générale des Entreprises et plusieurs fédérations industrielles, a lancé une étude visant à déterminer les solutions de production de chaleur qui permettent à la fois :

  • de réduire les émissions de gaz à effet de serre des entreprises de la Chimie ;
  • de permettre à l’industrie française de rester compétitive.

Cette étude a mis en évidence un potentiel de décarbonation de la chaleur significatif pour les secteurs étudiés. Entre 20 et 30 % de leur production de chaleur pourrait techniquement provenir de sources bas-carbone :

  • Les déchets, notamment sous forme de combustibles solides de récupération (CSR), et la biomasse seront les principales sources d’énergie bascarbone à la fois pour des questions de volumes disponibles et pour des raisons de coût.
  • Le biogaz produit et consommé directement sur site pourrait représenter ponctuellement une petite partie de l’approvisionnement en énergie des sites industriels qui ont un accès facilité à des déchets méthanisables.
  • De même, l’énergie solaire thermique pourrait ponctuellement assurer une partie de la production de chaleur, à condition d’ensoleillement et de disponibilité foncière suffisantes. Les niveaux de température et de pression requis par les procédés devront également être relativement faibles.
  • Le gaz naturel restera une énergie incontournable, même pour les sites ayant effectué leur transition énergétique. En effet, la souplesse d’utilisation de cette source d’énergie et son faible contenu carbone permettent de compenser les fluctuations et les défaillances des énergies renouvelables et de récupération, avec un impact limité sur les procédés.

Pour atteindre un niveau avancé de décarbonation de la production de chaleur, il sera nécessaire de disposer de quantités abondantes d’électricité renouvelable et/ou de biométhane à un tarif compétitif. Ces sources d’énergie n’ont pas été considérées comme pertinentes dans le cadre de cette étude étant donné leur coût élevé et leur disponibilité très limitée.

En revanche, toutes les énergies renouvelables et de récupération qui pourront être mobilisées présentent des coûts élevés, tant au niveau des investissements que des coûts d’exploitation. Leur compétitivité est bien inférieure à celle de la production de chaleur au gaz en France. Le bilan est encore plus défavorable comparé aux coûts de la chaleur industrielle en Allemagne et en Italie, qui est produite par cogénération au gaz, technologie massivement subventionnée dans ces pays.

Source : évaluation Enea consulting & Frontier economics

Les aides apportées aux différentes solutions de production de chaleur bas-carbone ne suffisent pas à compenser l’écart avec la solution de référence au gaz naturel. Sans politique d’accompagnement des pouvoirs publics, les coûts des énergies alternatives ne permettent donc pas d’envisager une décarbonation massive de la production de chaleur dans l’industrie de la Chimie en France. En conséquence, l’étude propose de travailler sur deux axes :

  • Réduire le coût des EnR&R en supprimant les freins réglementaires, notamment en ce qui concerne l’épandage des cendres et les spécifications s’appliquant aux combustibles solides de récupération ;
  • Introduire un complément de rémunération pour la production de chaleur bas-carbone, pour compenser le différentiel de coût par rapport à une référence fondée sur l’utilisation d’une chaudière au gaz.

 

Les technologies de rupture

Pour certaines activités de la Chimie en France, des ruptures technologiques seront nécessaires pour atteindre des niveaux substantiels de réduction d’émissions de gaz à effet de serre. Cela concerne notamment les vapocraqueurs, l’ammoniac et les engrais azotés, et l’hydrogène. Ces activités représentent 9 Mtéq.CO2 d’émissions de gaz à effet de serre, soit près de la moitié des émissions de la Chimie en France.

Des technologies alternatives seront également nécessaires pour décarboner en totalité la chaleur utilisée par les autres sous-secteurs de la Chimie à long terme, car il est fort probable que les quantités de biomasse et de déchets disponibles soient insuffisantes.

Des solutions innovantes devront donc être déployées dans l’ensemble du secteur pour parvenir à la neutralité carbone.

Le dernier rapport du Forum stratégique européen pour les projets importants d’intérêt commun liste les technologies à mettre en œuvre dans le secteur de la Chimie pour parvenir à un niveau avancé de décarbonation :

  • Electrification des procédés industriels ;
  • Capture et valorisation ou séquestration du CO2 ;
  • Valorisation chimique des déchets ;
  • Utilisation de matières premières et de combustibles alternatifs, incluant l’hydrogène bascarbone ;
  • Développement de nouvelles capacités de production fondées sur des intrants nonfossiles (chimie du végétal) ;
  • Photosynthèse artificielle.