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6 novembre 2023

La réduction des émissions et la lutte contre la pollution sont les sujets les plus discutés dans l’industrie maritime en raison du besoin croissant de protéger l’environnement.

Les éditions précédentes ont présenté certaines des solutions possibles pour aborder ce problème, notamment les carburants alternatifs (méthanol, gaz naturel liquéfié, hydrogène) et les solutions nucléaires. Cependant, la recherche d’une solution alternative doit prendre en compte de nombreux aspects, pas seulement les émissions résultant de son utilisation à bord.

Il est en effet nécessaire d’évaluer l’ensemble du cycle de production pour tenir compte des émissions produites non seulement pendant l’utilisation à bord, mais aussi pendant la production, le transport et éventuellement l’élimination. Cela se fait à l’aide de ce que l’on appelle l’Analyse du Cycle de Vie (ACV), qui est une méthode structurée et normalisée à l’échelle internationale pour quantifier les impacts potentiels sur l’environnement et la santé humaine associés à un bien ou un service, à partir de sa consommation de ressources et de ses émissions respectives.

Un tel outil est particulièrement nécessaire à une époque où il est courant de promouvoir des produits et des solutions “vertes” qui, cependant, le sont souvent uniquement en apparence. Un exemple classique concerne le meilleur ustensile de cuisine à utiliser. À travers une étude de l’ACV menée en 2015, en examinant l’ensemble du cycle de vie, il est apparu que l’utilisation de vaisselle en porcelaine avait le moins d’impact environnemental (en considérant un cycle de vie de 1000 lavages).

En comparant la porcelaine avec les produits jetables, il s’est avéré que la deuxième meilleure solution était liée à l’utilisation de produits en polypropylène et polystyrène (les assiettes en plastique courantes), suivie des produits en PLA, et enfin, avec des valeurs nettement plus élevées en termes de pollution, les produits à base de cellulose. Cette conclusion apparemment surprenante montre clairement à quel point ce type d’étude est important pour éviter de présenter une solution comme “verte” lorsque, comme dans ce cas, elle s’avère être la pire d’un point de vue environnemental.

L’étude de l’ACV peut donc être réalisée pour n’importe quel produit et, par conséquent, aussi pour les carburants. Bien sûr, tout système d’analyse doit tenir compte de nombreuses conditions et doit être universellement applicable pour éviter de faux résultats.

Par conséquent, dans le domaine maritime, il a été décidé que le meilleur système consistait à comparer les émissions de CO2 des carburants actuels avec celles des carburants “du futur”. La mesure candidate dans la Stratégie Initiale de l’OMI pour les gaz à effet de serre (GES) fait référence au développement de directives sur l’intensité du CO2 tout au long du cycle de vie pour tous les types de carburants, en se référant à l’évaluation des émissions de GES de la production du carburant à son utilisation à bord du navire. Cela est nécessaire car les futurs carburants à faibles émissions de carbone et à zéro émission de carbone ont différentes voies de production (par exemple, différentes générations de biocarburants, carburants à l’hydrogène, etc.) qui entraînent des différences significatives dans leur empreinte environnementale globale.

Pour répondre correctement à ce besoin, les analyses sont effectuées en évaluant les émissions de dioxyde de carbone équivalent (CO2e) sur l’ensemble du processus du puits au moment de l’utilisation (Well-to-Wake), comme la somme des émissions “amont” (du puits au réservoir, de la production aux réservoirs), puis l’extraction, le traitement, le transport et les émissions “aval” (du réservoir au moment de l’utilisation), puis le ravitaillement, le stockage à bord et la consommation. Outre le dioxyde de carbone (CO2) lui-même, le CO2 équivalent inclut également des gaz à effet de serre tels que le méthane et le protoxyde d’azote.

Cela est dû au fait que se concentrer uniquement sur le CO2 et ignorer les autres polluants risquerait de sous-estimer considérablement la pollution climatique causée par la navigation, ce qui entraverait la réalisation de l’objectif de l’Accord de Paris de limiter le réchauffement climatique à 1,5 degré Celsius au-dessus des niveaux préindustriels.

Le processus d’évaluation est basé sur le Document 5213/22 du 11 janvier 2022 émis par le Conseil de l’Union européenne, qui permet de calculer les facteurs d’émission de GES pour les carburants et autres sources d’énergie le long de toute la chaîne d’approvisionnement, comme la somme de 2 contributions différentes : GES WtT (du puits au réservoir) et GES TtW (du réservoir au moment de l’utilisation). Ces facteurs sont obtenus en calculant les émissions de GES CO2e, évaluées par rapport aux valeurs du potentiel de réchauffement global sur une période de 100 ans (PRG100), qui identifie la chaleur absorbée par n’importe quel GES dans l’atmosphère comme un multiple de la chaleur qui serait absorbée par la même masse de dioxyde de carbone.

En ce qui concerne un navire de croisière et ses besoins en énergie (principalement répartis en 3 grandes catégories : la propulsion, la climatisation et les services divers), les solutions alternatives possibles suivantes ont été analysées :

– Carburants traditionnels : fuel lourd (HFO) et gazole marin (à la fois MGO et MDO) ;

– Méthanol, dans ses versions “vertes” (obtenues par des processus de fermentation végétale) et “brunes” (les plus polluantes) ;

– Ammoniac ;

– Hydrogène (par l’utilisation de piles à combustible) ;

– Gaz naturel liquéfié (LNG) ;

– Batteries au lithium.

Après avoir effectué une étude de l’ACV du puits au moment de l’utilisation, les conclusions suivantes ont été tirées :

– En se basant sur les valeurs de CO2e émises par les différents carburants, la meilleure solution semble être d’utiliser le méthanol (vert), garantissant les meilleures performances environnementales au détriment de l’autonomie d’environ 50 % (pour la même quantité d’espace disponible à bord par rapport à l’utilisation de carburants traditionnels HFO/MGO/MDO) ;

– Cependant, cette solution est actuellement réalisable uniquement pour les navires nouvellement construits ou moyennant un investissement important en raison de la nécessité de rétrofits particulièrement agressifs qui nécessitent au moins 2-3 mois de travail, ainsi que la réingénierie de nombreux systèmes à bord (avec des coûts importants, tant en termes de conception que de construction). Une conversion au méthanol implique également des modifications considérables dans la répartition du poids à bord, ce qui pourrait rendre cette option impossible pour certains navires.

Quoi qu’il en soit, le méthanol s’avère être la meilleure solution uniquement s’il est utilisé dans sa version “verte”, car l’utilisation de méthanol non vert génère plus d’émissions que tout autre carburant. Actuellement, cependant, l’utilisation de méthanol vert n’est pas possible en raison de sa production encore limitée, de son coût élevé et de sa chaîne d’approvisionnement extrêmement limitée.

La solution alternative, bien que plus polluante que le méthanol, mais considérablement moins que les carburants traditionnels, est d’utiliser le gaz naturel liquéfié (LNG). Cependant, cette solution nécessite l’utilisation de réservoirs spécifiques à bord, dont l’emplacement est fortement contraint par les réglementations de sécurité et n’est donc applicable qu’aux navires nouvellement construits, car, en un mot, il faut construire le navire autour des réservoirs. De plus, il est nécessaire de tenir compte de certains problèmes liés à l’utilisation du LNG, pour lesquels, cependant, le marché a immédiatement fourni des solutions, dont bon nombre sont déjà en usage.

L’utilisation des batteries, d’un point de vue de l’ACV, est la solution la moins efficace en raison du facteur de pollution élevé dû à la production et à l’élimination des batteries, associé au facteur de faible densité de puissance. Les batteries actuelles (au lithium) impliquent de transporter des charges importantes à bord tout en garantissant une puissance relativement faible (environ 6 tonnes pour 1 MW). Cependant, elles restent une solution viable pour des utilisations “intelligentes”, telles que, par exemple, pendant les heures passées dans les ports à bord des ferries. Sur les paquebots de croisière d’aujourd’hui, qui, de toute façon, demandent des charges minimales d’au moins 2 à 3 MW, la quantité (et donc le poids) serait trop importante pour permettre leur utilisation.

Enfin, en se basant sur les limites des technologies actuelles, une autre possibilité pour réduire les émissions est d’utiliser des carburants non fossiles, tels que HVO, FAME et les biocarburants, qui peuvent réduire de manière concrète la quantité d’émissions, éventuellement en les mélangeant avec des carburants traditionnels.

Comme on peut le constater, l’hydrogène, tout comme l’ammoniac, n’ont pas été pris en compte car, jusqu’à présent, leur production est polluante. En ce qui concerne l’hydrogène, il n’existe actuellement pas de piles à combustible suffisamment puissantes pour répondre aux besoins en énergie des navires. Cependant, de nombreuses entreprises travaillent au développement de cette technologie, largement utilisée, par exemple, par les sous-marins de la marine (le modèle U212-A utilise en effet des piles à combustible alimentées à l’hydrogène pour la navigation sous-marine). L’étude actuelle concerne l’aspect du stockage à bord, qui est compliqué par les propriétés physiques de ce dernier. Une nouvelle évaluation de l’ACV ne peut être effectuée que lorsque toutes les données sont disponibles pour produire non seulement le carburant lui-même, mais aussi tout ce dont a besoin la chaîne d’approvisionnement (transport, stockage).

En conclusion, la recherche dans le secteur maritime n’a jamais été aussi déterminée à trouver une ou plusieurs solutions pour réduire les émissions ainsi que la consommation, car cela a un impact significatif non seulement sur l’environnement mais aussi sur les armateurs eux-mêmes. Il n’est pas facile d’identifier une seule solution universellement valable, mais en un sens, le chemin a été tracé, et les années à venir nous diront quelle direction sera prise. À partir d’aujourd’hui, cependant, nous savons très précisément ce que chaque solution implique, et sur la base de ces connaissances, il est nécessaire de développer des solutions encore plus innovantes.

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Luca Paglia

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