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L'INDUSTRIE FACE AU DÉFI DU CO2

Thierry Mahé et Jean-Charles Guézel

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- Le Plan climat, adaptation française des accords de Kyoto, initie le marché des quotas de CO2. Et va susciter une kyrielle d'innovations technologiques dans les secteurs traditionnels du verre ou du ciment.

Cette fois, c'est bien parti. L'effet de serre n'est plus l'oeil du Mordor qui plane au-dessus de nos têtes mais un risque, quantifié, qu'il convient de juguler. Depuis janvier, en effet, chacun des États membres de l'Union européenne dispose à la fois d'objectifs précis en matière de réduction des gaz à effet de serre, et d'un cadre réglementaire pour les satisfaire. Ou plutôt inciter ses industriels à y parvenir. La directive européenne vient de s'appliquer au plan national (en France, c'est le Plan climat) et crée le marché des quotas d'émission de CO2 pour la période 2005-2007. C'est le PNAQ : Plan national d'allocation des quotas. Une politique qui sera ensuite renouvelée sur la période 2008-2012, en tenant compte du premier retour d'expérience.

Au niveau planétaire, l'objectif de Kyoto est de réduire les émissions d'au moins 5 % à l'horizon 2008-2012, par rapport à 1990. Sachant que, si on ne fait rien, elles augmenteront dans le même temps d'au moins 20 %. Cette répartition n'est pas homogène car l'Union européenne s'est vu fixer un objectif de - 8 %. Et chaque pays de la Communauté a son propre challenge, qui tient compte à la fois des prévisions de croissance et de son coefficient de progrès potentiel.

La première phase

Ainsi, un pays fortement nucléarisé comme la France - disposant d'une faible marge de manoeuvre en matière de combustion d'énergie fossile - s'est engagée à retrouver en 2008-2012 son niveau d'émission de 1990. À l'inverse, l'Allemagne et le Royaume-Uni (énergie thermique) sont les plus mal lotis. En forte croissance, l'Espagne et le Portugal sont autorisés à émettre plus.

En France, l'enveloppe de quotas est fixée à 57,62 millions de tonnes de CO2 annuellement pour l'industrie et à 65,40 millions de tonnes pour le secteur de l'énergie. Au volet énergie, on doit aussi ajouter les installations de combustion importantes (plus de 20 MW) présentes dans l'agroalimentaire, ou la chimie, par exemple, installations qui n'étaient initialement pas prévues au programme. Les quotas sont ici fixés à 27,32 millions de tonnes. D'où un total général de 150,34 millions de tonnes de CO2, enveloppe répartie sur l'ensemble des établissements les plus gros producteurs, soit 1 300 sites français pour la première phase du Plan climat.

Concernant l'industrie, les autorités ont clairement fait apparaître sept secteurs de forte émission, récapitulés dans le tableau p. 41.

Une bourse d'échange

On ignore encore quelle sera l'enveloppe de quotas pour la période 2008-2012. Elle ne tiendra pas compte, en tout cas, des émissions de la première période afin, explique-t-on, « de ne pas donner une prime à ceux qui ne font rien ».

Au final, l'émission du CO2 est bel et bien devenue une bourse d'échange, un système où les quotas d'émission sont représentés par des jetons immatériels. Les industriels qui dépassent leurs quotas peuvent faire jouer cette monnaie d'échange dans le périmètre de leurs sites. Voire intégrer à leur calcul des usines situées dans des pays en développement s'ils y pratiquent de "louables" investissements. Mais il leur est tout aussi loisible de racheter à d'autres entreprises les quotas qui leur manquent et, à l'inverse, les revendre s'ils sont au-dessous de leurs droits d'émission. C'est d'ailleurs l'une des missions de l'Aeres (Association des entreprises pour la réduction de l'effet de serre) que de jouer, en France, ce rôle de place de marché. En cas de dépassement, Bruxelles impose pour sa part une amende de 40 euros par tonne.

Tout cela implique d'ailleurs une comptabilité complexe assurée, par exemple, au moyen du dispositif bilan carbone (développé par l'Ademe), le premier logiciel français spécialisé dans cette tâche.

L'industrie va ouvrir le bal... avec des moyens industriels précisément. « Les grandes entreprises ont la capacité de financer une politique à long terme et de déployer de nouvelles technologies », souligne Daniel Clément, directeur de la recherche de l'Ademe. Comment vont-ils s'y prendre ? Osons l'évidence : en produisant moins de CO2, et aussi en en relâchant moins dans l'atmosphère.

Les enjeux sont bien différents d'un secteur à l'autre. Prenons l'exemple des ciments. Les professionnels, Lafarge en tête, s'attendent à un accroissement sensible de la consommation d'ici à 2007. Pour autant, ils se sont engagés à une réduction du CO2 de 29 % à cette date, par rapport à 1990 - même en tenant compte d'une très légère augmentation pour les trois ans à venir. Cela s'explique par la généralisation d'énergies de substitution aux combustibles fossiles : huiles, sciures, farines animales... Ainsi, le groupe Ciments Calcia affirme dépasser 50 % d'énergie de substitution dans certains de ses fours. De façon plus anecdotique, le cimentier Holcim a "valorisé" dans ses fours quelque 20 000 tonnes de boues issues des rejets de l'Erika ramassées sur les plages. À cela s'ajoute, bien sûr, une amélioration continue de la consommation spécifique : quantité de ciment obtenue à énergie constante.

L'industrie du verre, elle, est soumise à une tout autre problématique. Déjà, elle ne peut quasiment pas brûler de déchets car la qualité du produit dépend d'un contrôle très fin de la température. Et la cogénération trouve peu de débouchés puisque cette industrie fait peu usage de vapeur. En revanche, elle peut encore améliorer l'isolation thermique de ses fours, piloter plus finement la consommation de fuel par des sources d'appoint électriques, réinjecter dans le procédé la chaleur des gaz de combustion... Ou développer le tri du verre par couleur - la couleur et le point de fusion étant liés.

Un facteur de profit

Autre secteur sur la sellette, l'industrie de la pâte à papier. Ici, la solution consiste surtout à recycler les déchets internes dans le cadre d'une cogénération. L'industrie de l'acier, elle, enfournera une part croissante de ferrailles, jusqu'à aujourd'hui jugées peu rentables à récupérer. Dans l'industrie du process, de façon générale, d'importants gisements d'économie d'énergie sont à chercher du côté du contrôle de production, de l'ordonnancement des tâches.

Pour les industriels concernés par le Plan climat, la réduction du CO2 à la source est structurellement facteur de profit, du seul fait de l'économie de consommation qu'elle suscite. Chez les verriers, la facture énergétique intervient jusqu'à 30 % du prix de revient ! Et aussi facteur d'image. Un aspect très important pour des cimentiers ou des verriers, puisque ces derniers sont aussi acteurs de la réduction de l'effet de serre, cette fois par leur présence dans le bâtiment et par l'amélioration de leurs matériaux. Cette double appartenance soulève d'ailleurs de piquants paradoxes puisqu'un double vitrage - a priori deux fois plus coûteux en CO2 - peut économiser en six mois ce qu'il coûte ponctuellement en effet de serre...

Réduire les émissions à la source est l'idée la plus naturelle. Mais cette réduction touche ses limites dans les industries très "énergétivores", donc grandes consommatrices de combustible. Reste alors la solution d'isoler ce CO2, à la sortie des cheminées notamment, puis de le piéger.

Parmi les solutions envisageables, citons la séquestration biologique (production de biomasse), la séquestration chimique (production d'un composé très stable dans le temps à partir des effluents gazeux de centrales électriques ou de procédés industriels) ou encore la séquestration géologique (lire nos encadrés).

Autre solution, parfois prise à la légère - voire avec un peu d'agacement - le piégeage naturel du CO2 par... les arbres ! De fait, de nombreux travaux s'emploient à augmenter la masse et le débit de CO2 absorbé dans la cellulose. Ainsi, le Japon a lancé un programme sur cinq ans visant à développer des arbres génétiquement modifiés capables d'absorber de fortes quantités de dioxyde de carbone. L'eucalyptus, très bon candidat, pourrait voir sa capacité d'absorption augmentée de 20 %.

À gros traits, les établissements français visés par la directive sont responsables de la moitié des émissions de l'industrie en France. Un ratio qu'il convient cependant de relativiser devant la part de l'industrie dans le volume total de CO2 répandu en France : le transport en produit 35 % au plan national, contre 25 % pour le résidentiel et quelque 20 % pour l'industrie. Un pourcentage en constante baisse. Daniel Clément explique : « Le transport est, de loin, le secteur où il est le plus difficile d'agir. Quant au résidentiel, si on lui appliquait des "technologies sur étagère", comme le photovoltaïque ou les pompes à chaleur, il pourrait au contraire être positif en énergie ! »

ÉMISSIONS DE CO2 EN 2002 POUR LA FRANCE

496 millions de tonnes 27 % Transport routier 23 % Résidentiel/tertiaire 21 % Industrie manufacturière 15 % Agriculture/sylviculture 11 % Transformation d'énergie 2 % Autres transports 1 % Autres Sources : Citepa

LE PROBLÈME

- Maintenir, à l'horizon 2008-2012, les émissions de gaz à effet de serre en France au niveau où elles étaient en 1990. - Mise en place du Plan climat : une initiative en deux phases (2005-2007 et 2008-2012) assortie d'objectifs précis en matière de CO2. - Le PNAQ (Plan national d'allocation des quotas) affecte à quelque 1 300 sites, parmi les plus pollueurs, un volume annuel global d'émission total de 150,34 millions de tonnes de CO2 sur la période 2005-2007.

QUI EST CONCERNÉ ?

- Pour ce qui est de l'industrie, sept grands secteurs d'activité sont visés par le PNAQ. Leur quota de production annuelle pour 2005-2007 est de 57,62 millions de tonnes (Mt) de CO2, dont 1,61 million pour les installations de combustion externalisées. Chaux Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,996 3,24 Quotas (en Mt) Tuiles-briques Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,993 1,34 Céramique Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,984 0,02 Sidérurgie Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,975 28,71 Papier Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,968 5,16 Verre Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,961 3,98 Ciment Aujourd'hui 1 Facteur de progrès * 0,916 13,56 À ces sept secteurs s'ajoutent la production d'énergie (quota de 65,40 millions de tonnes) et les installations de combustion de plus de 20 MW (27,32 millions de tonnes) dans des secteurs non pris en compte par ailleurs (agroalimentaire, chimie...). *Facteur de progrès : ce taux, qui se rapporte aux consommations spécifiques (tonne de CO2 émise par tonne de produit fabriqué), chiffre les améliorations techniques accessibles à l'horizon 2007 dans les procédés de production.

LES SOLUTIONS

- Investir dans des technologies propres. - Acheter sur une "bourse du carbone" des tonnes de CO2 autorisées mais non émises par les consoeurs plus vertueuses. - À défaut, les entreprises concernées (inscrites sur un registre géré par la Caisse des dépôts et consignations) se verront infliger des pénalités de 40 euros par tonne de CO2 excédentaire.

CO2, COMMENT S'EN DÉBARRASSER

Deux solutions apparaissent aujourd'hui très prometteuses pour piéger l'indésirable CO2.

SÉQUESTREZ-LE ! - Le stockage de CO2 à grande échelle existe déjà à l'état naturel. En France, plusieurs gisements ont ainsi été localisés, gisements dont les fuites donnent d'ailleurs naissance aux bulles de certaines de nos eaux minérales préférées. Pourquoi ne pas appliquer le même principe au CO2 produit par nos industries ? C'est l'idée sur laquelle travaille le BRGM (Bureau de recherches géologiques et minières) depuis les années 1990. Sur ce thème, on trouve actuellement le projet européen Castor (2004-2008) et la création du réseau d'excellence CO2GeoNet. Où stocker ? Les pistes sont multiples. Il peut s'agir d'anciens réservoirs d'hydrocarbures, des sites ayant déjà fait leurs preuves. Dans le même esprit, on peut mettre à contribution des veines de charbon non exploitables dans lesquelles le méthane, souvent naturellement présent, peut alors être chassé par le CO2 puis valorisé. Le stockage peut aussi se faire au sein des roches poreuses et perméables de certaines couches géologiques, à une profondeur suffisante (plus de 800 mètres) de façon à ce qu'il atteigne un état supercritique (ni complètement gazeux ni complètement liquide), dense et en même temps peu réactif vis-à-vis des roches environnantes. Les aquifères profonds (des poches d'eau très salée, totalement impropres à la consommation) semblent également constituer une excellente option.

FAITES-EN DE LA CRAIE !

- Une autre solution intéressante consiste à neutraliser le CO2 sous forme de carbonates. C'est-à-dire, au final, accélérer le processus naturel qui fixe le carbone dans les os... avant de finir en craie. La société québécoise CO2 Solutions utilise, à cette fin, une enzyme qui existe partout dans le vivant, l'anhydrase carbonique. Cette enzyme catalyse la transformation du gaz carbonique en ions bicarbonates, et le procédé est réversible, par désorption du CO2. Dans le procédé du canadien, l'enzyme, extraite du sang bovin mais bientôt synthétisée, est fixée aux ailettes d'un réacteur. Le procédé est à un stade semi-industriel. Mais la composition de l'actionnariat de la PME (Alcan, Alcoa, Fonderie industrielle Lafaro...) prouve l'enjeu industriel de ce type de technologies. D'autant que le dioxyde de carbone n'est pas qu'un indésirable... C'est aussi une matière première de l'industrie, de l'agroalimentaire (boissons gazeuses) et, bien sûr, de la chimie. D'où l'intérêt d'un procédé réversible pour piéger le CO2, le transporter, le réutiliser.

TRENTE ENTREPRISES SE MOBILISENT

- L'Aeres, Association des entreprises pour la réduction de l'effet de serre, s'est constituée en septembre 2002 autour d'une vingtaine de groupes français (plus de trente actuellement), avec pour but de réduire leurs émissions et de s'accorder sur des protocoles de mesure et de vérification. En 2001, ces industriels représentaient 58 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie française. - Organisme de contrôle, l'Aeres a aussi vocation à être un laboratoire pour mutualiser idées, initiatives, process et technologies sur la réduction du CO2, mais aussi d'autres gaz non concernés par la directive 2005-2007. C'est pourquoi, les industriels - pas (encore) directement visés - de l'agroalimentaire et de la chimie se sont ralliés aux grands cimentiers, verriers et autres raffineurs. Preuve de leur bonne volonté, les membres de l'Aeres se sont astreints à des pénalités de 10 euros/tonne éq. CO2 en cas de non respect de leurs engagements chiffrés.

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