« L’industrie de la chimie en France a réduit ses émissions de gaz à effet de serre de 63 % »

Dans un entretien au Monde de l’Énergie, Cécile Barrère-Tricca, directrice du Centre de Résultats « Chimie pour l’industrie » pour un monde décarboné et durable au sein de l’IFPEN, membre de la gouvernance d’AXELERA, revient sur la décarbonation de l’industrie de la chimie en France, ses enjeux et les techniques mises en oeuvre.

Le Monde de l’Énergie —Quel est l’impact carbone de l’industrie chimique en France (et dans le monde ?) ? Quelle part des émissions représente-t-elle, et comment ce total a évolué dans le temps ?

Cécile Barrère-Tricca —En France, l’industrie concentre près de 20% des émissions de Gaz à Effet de Serre (GES) et est le secteur économique qui a le plus réduit ses émissions depuis 1990 (moins 50% – passage de 143 MtCO2e/an en 1990 à 72 MtCO2e/an en 2022) avec 2/3 de cette réduction liés à l’efficacité énergétique et 1/3 à la désindustrialisation.

En 2018, les émissions GES du secteur de la chimie en France représentaient 20,1 MtCO2e, soit 25 % des émissions de l’industrie (79,5 MtCO2e) et 90 % des émissions de la filière chimie-matériaux. Le secteur de la chimie constitue ainsi l’un des trois secteurs les plus émetteurs de l’industrie, avec la métallurgie (19,3 MtCO2e) et les matériaux de construction (18,4 MtCO2e).

L’industrie de la chimie en France a réduit ses émissions de gaz à effet de serre de 63 %, entre 1990 et 2018, alors même que la valeur ajoutée du secteur augmentait de 26 %, notamment grâce à une diminution des émissions de N2O, liées à la production d’acides adipique et nitrique et à une amélioration de l’efficacité énergétique de sa production d’énergie et de ses procédés.

Au niveau mondial, la chimie est le secteur industriel le plus consommateur d’énergie, et le 3ème plus émetteur de GES, avec 1,9 GtCO2e annuelles.

Le Monde de l’Énergie —Le 23 juin 2023, une feuille de route sur la décarbonation des 50 sites industriels français les plus émetteurs a été remis à la Première ministre, au lendemain d’un événement organisé par le pôle de compétitivité de la Chimie, des industries de procédés et de l’environnement Axelera sur le CO2 dans l’industrie chimique. Quelles sont les grandes lignes de cette feuille de route en termes d’objectifs et de moyens mis en œuvre pour les tenir ?

Cécile Barrère-Tricca —Le 23 juin, lors du Conseil National de l’Industrie, Elisabeth Borne a confirmé que l’Etat faisait de la décarbonation de l’industrie une politique prioritaire axée sur une stratégie de planification afin de tenir les objectifs climatiques européens de neutralité carbone en 2050.

En novembre 2022, le Président de la République avait demandé aux 50 sites industriels les plus émetteurs de CO2, qui représentent près de 55 % des émissions industrielles, d’établir des trajectoires de décarbonation, faisant appel à un panel de solutions : conversion de chaudières gaz en chaudières biomasse, électrification des procédés industriels, efficacité énergétique, hydrogène, captage et stockage de CO2 (CCS).

En échange de ces trajectoires de décarbonation ambitieuses, l’État s’engage à soutenir financièrement et massivement les industriels. Cela doit permettre à l’état de planifier le déploiement des technologies de décarbonation et aux entreprises de réduire les risques en obtenant un engagement de l’État à soutenir financièrement leur projet, s’il est assez ambitieux, et à fournir les infrastructures (capture, transport et stockage de CO2) et énergies décarbonées nécessaires (électricité bas-carbone, hydrogène, biomasse…). Cela passera par la signature de « contrats de transition écologique » entre les industriels les plus émetteurs et l’Etat.

La trajectoire cumulée de décarbonation des 50 sites atteindrait -45% en 2030.

Les feuilles de route des 50 site indique que le CCS est une technologie nécessaire pour diviser les émissions industrielles en dix ans. Après l’électrification des procédés industriels, c’est le second levier de décarbonation en ordre d’importance. Le potentiel de CO2 séquestré à horizon 2030 est estimé entre 4 et 8,5 MtCO2/an et entre 15 et 20 MtCO2/an en 2050. Mais, il est important de noter et d’insister sur le principe que le CCS n’est pas une technologie pour maintenir le statut quo : elle ne doit intervenir que pour les émissions résiduelles incompressibles, en l’absence d’autres solutions de décarbonation économiquement accessibles ou comme une solution de transition.

Le Monde de l’Énergie —Pour tous les secteurs industriels fortement émetteurs de GES, l’objectif de neutralité carbone passe par deux processus : la réduction des émissions d’une part, la captation et la capture ou valorisation du carbone d’autre part. Quelle est la contribution de ces deux solutions à la décarbonation de l’industrie chimique française (et européenne, voire mondiale) ? Quelles sont les principales techniques envisagées pour réduire les émissions carbone du secteur ?

Cécile Barrère-Tricca —Le CCS représente environ 1/3 des efforts de décarbonation des 50 sites industriels.

Les principaux leviers de décarbonation de l’industrie sont dans l’ordre

• • En 2030 : l’électrification (environ 1/3) le CCS (environ 1/3), l’efficacité énergétique et chaleur, changement de procédés, hydrogène et biomasse

  • En 2050 : CCS (environ 1/3), électrification des procédés (environ 1/3), hydrogène et biogaz, changement de procédés, efficacité énergétiques et chaleur

En plus des 50 émetteurs, les comités stratégiques de filière (CSF) les plus émetteurs ont remonté leurs feuilles de route décarbonation. Ainsi, la filière de la chimie se donne pour objectif de réduire les émissions de GES de 49% entre 2015 et 2030 et de 84% à horizon 2050 dans un scénario ambitieux. Il s’agit pour cela de mobiliser l’ensemble des leviers disponibles, notamment électrification, biomasse, CCS et hydrogène bas carbone.

Le Monde de l’Énergie —Présent dans tous les scénarios de décarbonation depuis quinze ans, la capture du carbone commence à peine à s’industrialiser. Cette technologie n’accuse-t-elle pas un grand retard par rapport à la place que lui accordent les secteurs qui peuvent difficilement se passer des combustibles fossiles ? Comment cette capture peut-elle être mise en place dans l’industrie chimique ?

Cécile Barrère-Tricca —Les technologies CCS sont déjà utilisées industriellement. Il y a une trentaine d’unités de captage de CO2 dans le monde qui captent en tout environ 40 MtCO2/an. Depuis 25 ans, 1 MtCO2/an est injecté en mer du nord par Equinor dans un aquifère salin profond… Mais effectivement, pour atteindre la neutralité carbone en 2050, les scénarios de l’AIE (Agence Internationale de l’Energie) et du GIEC indiquent qu’il faudra capter 8 GTCO2/an en 2050 soit 200 fois plus qu’aujourd’hui en 25 ans ! Cela représente des dizaines de sites de stockage à développer par an, des centaines d’unités de captage à démarrer par an et des milliers de km d’infrastructure à réaliser par an. C’est colossal !

Il y a actuellement plus de 160 projets annoncés pour démarrer d’ici 2030 qui représentent plus de 200 MtCO2 capté/an.

Il existe différentes technologies de captage qui peuvent être utilisées dans l’industrie chimique :

• • Précombustion : décarbonation du combustible avant utilisation, par exemple pour produire de l’H2 décarboné (H2 bleu).

  • Oxycombustion : Combustion à l’O2 pur pour produire de la chaleur et récupérer du CO2 pur. Si de la biomasse est utilisé, le CO2 capté contribue ainsi avantageusement aux émissions négatives. La technologie CLC développée par IFPEN et TotalEnergies est actuellement en cours de démonstration industrielle en Chine dans le cadre du projet sino-européen CHEERS.

  • Post-combustion : Décarbonation des fumées en sortie d’usine. Pour le dernier cas, notons que la technologie DMXTM développée par IFPEN depuis 15 ans est actuellement en phase de démonstration industrielle à Dunkerque sur le site d’Arcellor Mittal France dans le cadre du projet européen 3D et du projet Ademe dinamX. Les résultats obtenus sont très bons avec notamment une très bonne opérabilité de l’unité, un taux de captage > à 90%, une pureté du CO2 récupéré > 99%, une consommation d’énergie réduite de 30% par rapport aux procédés conventionnels aux amines. Le procédé sera commercialisé par Axens dès 2024. Une technologie 100% française prête à être déployée !

Le Monde de l’Énergie —Une fois capté, le CO2 peut soit être stocké dans des couches géologiques adaptées, soit être valorisé, notamment pour créer des carburants de synthèse, pour le transport maritime, aérien ou routier. Comment arbitrer entre ces différentes solutions ? Le stockage est-il économiquement viable ? La valorisation de ce CO2 va conduire, in fine, à des émissions de GES : comment le concilier avec la neutralité carbone ?

Cécile Barrère-Tricca —D’après l’AIE, au niveau mondial, la part de CO2 capté qui sera stocké à horizon 2050 serait de 90% et la part de CO2 valorisée/utilisé de 10%. En Europe, on imagine plutôt un ratio 75% stockage / 25% utilisation. En effet, d’une part certaines applications vont rester dépendantes de molécules carbonées qu’il faudra substituer par des molécules biosourcées ou synthétiques, bas carbone, dont la production pourrait constituer une filière d’excellence pour l’industrie française (notamment les produits de la chimie et les carburants pour les secteurs aériens ou maritime). D’autre part, tous les émetteurs n’auront pas systématiquement accès aux infrastructures de transport du CO2 en France. Le CCU permettait donc, au moins dans un 1er temps, de faire le lien entre les émetteurs de CO2 qui ne pourront recourir au stockage et les activités dépendantes de produits ou de service carbonés.

Les différentes voies d’usage du CO2 permettent de se substituer à des ressources fossiles voire à stocker de manière plus ou moins définitive le CO2 (minéralisation du CO2 pour produire des matériaux de construction). L’impact environnemental dépend donc de l’usage (carburant, matériaux…) mais également de la provenance du CO2 (industriel, biogénique, atmosphérique).

Le coût du CCS peut être décomposé selon ses différents segments : captage, transport, stockage. Le coût du captage dépend de la taille de l’installation et de la concentration du CO2 dans les effluents à traiter et des impuretés présentes. Il varie de 10 à 200 €/tCO2 selon les unités industrielles. Des réductions des coûts sont attendues par effet d’échelle et la mise en œuvre d’innovations. Ainsi, selon le Global CCS Institute (GCCSI), le coût du captage opéré sur centrale thermique devrait être réduit d’ici à 2030 à 40 $/tCO2 . Le coût du transport/stockage inclut le coût de compression, de transport (en fonction de la distance) et du stockage (à terre ou en mer). Le GCCSI donne ainsi des coûts pour les segments compression/transport/ stockage/suivi du stockage allant de 20 à 70 $/tCO2. Le coût du CCS pourrait donc atteindre les 100 $/tCO2 en 2030, fixant ainsi à ce niveau la valeur d’équilibre de la tonne de CO2 à cette date pour ce procédé. Le CCS, qu’il s’applique à la production d’électricité ou à des unités industrielles, induit donc un surcoût qu’il s’agit de réduire par le biais de l’innovation et par des mesures techniques, réglementaires ou fiscales. Plusieurs leviers peuvent ainsi être actionnés. Ce coût induit par la technologie CCS est à mettre au regard des coûts induits par le dérèglement climatique.