Remplacer les énergies carbonées dans l'industrie

La décarbonation du mix énergétique consiste à réduire les émissions de gaz à effet de serre liées à l’usage d’énergie.

Plusieurs solutions sont envisageables pour remplacer les énergies carbonées dans l’industrie. Chacune de ces solutions doit faire l’objet d’un arbitrage en fonction de leur caractère « décarbonant », de leur faisabilité technico-économique, et de l’accès à l’énergie ou au vecteur énergétique consommé.

Le passage d’une énergie carbonée à une énergie bas-carbone peut s’accompagner d’une amélioration du rendement énergétique et entraine une amélioration de l’efficacité énergétique.

Récupération de la chaleur fatale et intégration des énergies renouvelables thermiques dans les procédés industriels

Plusieurs solutions sont envisageables en fonction des secteurs et des process industriels :

• Récupérer la chaleur fatale provenant des fumées ou des effluents industriels, et la valoriser pour les besoins de chaleur de l’entreprise elle-même (réutilisation interne) ou pour une autre entreprise (réseau de vapeur/chaleur) ou pour des bâtiments (réseau de chaleur urbain) ;
• Utiliser de la biomasse (bois, résidus agricoles, etc.) pour produire de la chaleur par combustion ;
• Développer la géothermie en récupérant la chaleur terrestre ;
• Développer le solaire thermique en captant l’énergie solaire pour réchauffer un fluide ;
• Décarboner le réseau de gaz par la consommation de biométhane, nécessitant des industriels connectés au réseau

A ces solutions s’ajoute également la possibilité de récupérer des gaz et fiouls résiduaires, en particulier sur les sites pétrochimiques qui disposent de nombreux coproduits. Si une valorisation « matière » doit être envisagée en premier lieu, la valorisation énergétique de ces fiouls (fossiles pour la plupart), couplée à du captage du CO₂, est une solution technologique qui peut être également investiguée.

Électrification directe des procédés industriels

Les procédés thermiques présentent un potentiel considérable d’électrification.

• Dans les secteurs opérant à basse température (inférieure à 150°C, la chimie par exemple) : différentes technologies peuvent être déployées pour la production d’eau chaude ou de vapeur comme les pompes à chaleur, ou la recompression mécanique de vapeur.
• Dans les secteurs opérant jusqu’à 400°C : les technologies de chauffage reposent sur des résistances, qui peuvent être utilisées pour une large variété de procédés.
• Dans les secteurs opérant à haute température (supérieur à 1000°C, la sidérurgie et la métallurgie par exemple) : l’électrification des procédés peut être réalisée par l’utilisation de fours à induction, à arc ou à convection. A ces niveaux de température, les sites industriels ne disposent pas tous de fours électriques « matures » d’un point de vue technologique et adapté à leurs procédés. A long terme (> 10 ans), l’implémentation de ces nouveaux fours peut malgré tout être envisagé mais reste conditionné à l’avancée des projets de Recherche & Développement.

Usages de l’hydrogène (H₂)

La production d’hydrogène

Au-delà du vaporeformage, l’hydrogène est également un coproduit de certains procédés de la pétrochimie, souvent valorisé in situ.

L'hydrogène électrolytique est aussi un coproduit « fatal » de l’électrolyse de la saumure (sel + eau), réalisée par exemple sur les sites électrochimiques de Fos et de Lavéra.

L’hydrogène : un des leviers de décarbonation de l’industrie

L’utilisation d’hydrogène produit par électrolyse de l’eau est une façon indirecte de décarboner certains process industriels et de stocker l’électricité.

• Cela concerne d’abord les industriels qui utilisent de l’hydrogène carboné produit à partir de ressources fossiles (gaz naturel), par exemple dans le raffinage.
• Lors de pics de production électrique, la production d’hydrogène peut servir de stockage d’électricité (l’électricité est utilisée pour produire l’hydrogène qui peut être stocké et transformé à nouveau en électricité selon les besoins).

L’hydrogène peut aussi être un levier de décarbonation dans le cadre d’un changement de process, par exemple :

• Dans la sidérurgie : l’hydrogène permet la réduction directe du minerai, et remplace le gaz de coke issu du charbon ;
• Dans la chimie : la production de méthanol (CH₃OH), actuellement réalisée à partir de gaz naturel, peut être produite à partir d’hydrogène (H₂) et de dioxyde de carbone (CO₂).