Pas de chimie décarbonée sans électricité

La chimie entame un indispensable virage « vert ». Il s’agit, après la sidérurgie, du deuxième plus gros secteur industriel émetteur de gaz à effet de serre (GES), avec 5 % des émissions nationales (21,5 millions de tonnes de CO2 par an). Cette industrie au lourd bilan carbone a l’avantage d’être aussi l’une des plus régulées. Sous la pression de règlementations drastiques, la chimie mondiale a déjà résolu par le passé deux problèmes environnementaux majeurs : l’élimination des gaz HFC (hydrofl uorocarbures) qui détruisaient la couche d’ozone et la réduction des émissions de soufre à l’origine des pluies acides. Face au nouveau défi du réchauffement planétaire, les acteurs de la chimie rappellent que leurs installations sont aussi pourvoyeuses de solutions . C’est dans leurs laboratoires que sont développés les procédés innovants utilisés pour la fabrication des batteries, le traitement de l’eau, le recyclage des pales d’éoliennes, etc. N’est-ce pas sur ces vastes plateformes que se construit la transition écologique avec l’émergence des premières unités industrielles dans la chimie du biosourcé ou encore les investissements dans le recyclage chimique des plastiques ?

« La chimie est omniprésent dans notre vie quotidienne, dans les textiles, les emballages, composants automobiles et aéronautiques, médicaments, etc. Pourtant, c’est un secteur méconnu du grand public, un peu abstrait, car il regroupe une multitude d’activités, depuis la production de principes actifs, en passant par les matériaux polymères, ou l’alimentation animale. Ses engagements en matière de décarbonation n’en sont pas moins forts », analyse Sylvain Le Net, responsable énergie et changement climatique chez France Chimie.

Leviers matures et non matures

La filière française a vu ses émissions baisser de 65 % entre 1990 et 2019, malgré une croissance continue de la production. La chimie de spécialités est plus riche en valeur ajoutée et moins émettrice en gaz à effet de serre que la chimie de base. L’Hexagone, à l’image de toute l’Europe, l’a privilégiée en raison de ses faibles ressources fossiles. À l’inverse, les pays producteurs de pétrole et de gaz ont attiré les investissements dans la pétrochimie, favorisant ainsi une chimie de commodités, autrement dit la fabrication des matières premières de base. Il en résulte que l’industrie chimique est la plus consommatrice d’énergie dans le monde et la troisième la plus émettrice de GES.

La trajectoire établie il y a deux ans par France Chimie avec le Conseil national de l’industrie cible une réduction de 36 % des émissions de GES en 2030 par rapport à 2015. Cette feuille de route inclut la mise en œuvre de leviers matures à hauteur de 21 % comme la production de chaleur à partir de biomasse ou de déchets (10 %), l’efficacité énergétique (6 %), la réduction des émissions de dioxyde d’azote des plateformes (4 %), une division par deux des volumes de HFC émis grâce à la pression règlementaire européenne sur les gaz frigorigènes (4 %) et l’électrification des procédés (2 %).

Le document table aussi sur des leviers de rupture à hauteur de 10 %, autrement dit l’arrivée sur le marché de technologies encore insuffisamment mâtures comme l’hydrogène bas carbone synthétisé par électrolyse de l’eau (3 %) et le captage, stockage et la valorisation du CO2 (7 %). Selon France Chimie, le gros de l’effort doit porter sur la décarbonation de la production de chaleur qui représente 55 % des rejets de la filière sur le territoire national, juste devant la réduction des émissions liées aux procédés chimiques, chiffrées elles à 34 %. Cette double trajectoire est notamment déclinée par les soudières des groupes Solvay et Seqens implantées au nord de Nancy (voir encadré page 12).

Certaines données manqueraient cependant au bilan de la filière. Éric Bergé, co-auteur du rapport « Décarboner la chimie française » publié en janvier 2022 par le laboratoire d’idées The Shift Project, regrette notamment « le peu de données disponibles sur les émissions de l’industrie pharmaceutique en France contrairement à l’industrie des produits phytosanitaires, alors que ses procédés, qui combinent de nombreuses étapes, ont un important impact carbone ».

Plateformes à la manœuvre

Dans l’Hexagone, une quinzaine de plateformes concentrent 50 % des émissions de la chimie. Parmi elles, six vapocraqueurs, quatre installations de production d’ammoniac, quatre sites hyper électro-intensifs et deux sites de production d’hydrogène. Le président Emmanuel Macron a accueilli leurs représentants le 8 novembre 2022 à l’Élysée à l’occasion d’une réunion rassemblant les dirigeants des cinquante sites industriels français les plus émetteurs de CO2. « Si des projets et des sites sont identifiés d’ici à 18 mois, si vous doublez vos efforts, si on arrive à passer des 10 MtCO2 évitées à 20 MtCO2 instruites, nous doublerons les moyens consacrés à cet enjeu et passerons l’enveloppe de cinq à dix milliards d’euros d’accompagnement », s’est engagé le président de la République.

À l’aune de ces attentes, une nouvelle trajectoire est en cours de définition confirme France Chimie. Elle repose sur les feuilles de route préparées par les plateformes françaises. Certaines technologies « de rupture » se mettent d’ores et déjà en place. C’est le cas du chimiste belge Domo Chemicals qui a annoncé investir 100 millions d’euros sur sa plateforme de Saint-Fons (Rhône) en vue de décarboner sa production de polyamides. À l’horizon 2027, la production d’hydrogène vert par électrolyse de l’eau s’y substituera à celle d’hydrogène gris synthétisé localement par vaporeformage d’un méthane d’origine fossile. Le producteur d’engrais Borealis a pour sa part signé un protocole avec Hynamics, filiale d’EDF, pour produire de l’ammoniac à partir d’hydrogène bas carbone sur son site d’Ottmarsheim (Haut-Rhin) en 2025-2026 et éviter l’émission de 33 000 tCO2 par an. Enfin, plusieurs acteurs du complexe industriel et portuaire de la vallée de Seine, entre Le Havre et Rouen (Air Liquide, Borealis, Esso, TotalEnergies et Yara) collaborent actuellement à la mise en place de toute la chaîne de valeur nécessaire au captage et stockage de CO2 (CSC ou CCS en anglais) sur cet axe qui concentre à lui seul 15 % des émissions industrielles françaises.

Moins de biomasse forestière

S’il se félicite du virage négocié par l’industrie chimie, Sylvain Le Net identifie cependant plusieurs incertitudes. « Nous ne pouvons pas basculer dans l’hydrogène bas carbone ou encore le CSC sans être certains d’avoir les kilowattheures électriques en face. Les industriels ont besoin d’avoir des garanties sur le cadre contractuel à plus ou moins longs termes pour s’engager pleinement dans ces projets de rupture dans la décarbonation », souligne-t-il. Alors que la France s’est construite historiquement un outil de production d’électricité compétitif fondé sur l’hydroélectricité et le nucléaire, la question de la priorisation des usages est désormais sur la table.

Le respect des objectifs de l’Accord de Paris implique de réduire de 2 000 à 1 100 TWh la production d’énergie finale en France entre 2022 et 2050, en portant dans cet intervalle la production d’électricité de 500 TWh à 640 TWh selon la feuille de route de RTE (Réseau de transport d’électricité). Cela sera-t-il suffisant ? D’autant qu’il devrait être de plus en plus compliqué de puiser dans les stocks de biomasse forestière pour verdir les besoins énergétiques des chimistes comme de l’ensemble des industriels… Sur la dernière décennie, la croissance des forêts métropolitaines aurait diminué de 10 % et leur mortalité aurait augmenté de 54 %, abaissant de fait leur capacité à stocker du carbone, alertait un rapport du Laboratoire des sciences du climat et de l’environnement du Commissariat à l’énergie atomique (CEA) le 7 juin dernier.

Soudières au régime bas carbone
Au sud de Nancy, au cœur du dernier gisement de sel encore en exploitation en France, les sites de production de carbonate et bicarbonate de soude Solvay et Novacarb (groupe Seqens) illustrent le mouvement attendu pour toute l’industrie chimique. Les deux groupes ont investi très lourdement ces dernières années avec leur partenaires, Veolia pour Solvay, Engie et Suez pour Novacarb, en vue d’arrêter leurs chaudières vieillissantes au charbon. Celles-ci sont remplacées par des chaudières fonctionnant à partir de biomasse (bois déchets) et de déchets non recyclables (combustibles solides de récupération ou CSR), afin de produire la vapeur d’eau indispensable aux procédés industriels, mais aussi de l’électricité verte par cogénération. Ce virage devrait être achevé en 2024 avec la mise en service des dernières installations. Il aura pour conséquence une division par deux des rejets de CO2 des usines. Sans attendre, les deux industriels ont mis en route le second étage de leur projet de décarbonation en investissant pour remettre à plat leurs procédés. Solvay réinvente ainsi le procédé imaginé voici 160 ans pour produire du carbonate et bicarbonate de soude, avec l’objectif d’abaisser de 50 % les émissions de CO2 de sa technologie historique, mais aussi ses besoins en eau et en calcaire. Un pilote industriel a été mis en service en avril dernier pour deux ans, avant un passage à l’échelle industrielle.

La sobriété décarbone peu

Sans compter que les incontournables efforts de sobriété que ce soit dans l’usage des emballages plastiques ou des engrais agricoles, ne devraient pas avoir un impact majeur sur le bilan carbone de la filière en France. Éric Bergé rappelle que la France demeure un pays très importateur. « Réduire l’usage des plastiques et augmenter leur recyclage est indispensable, mais ces mesures ont peu d’impact sur les émissions de CO2. Par ailleurs, si le recyclage chimique est positif d’un point de vue environnemental, les taux de valorisation demeureront peu élevés au regard de l’importance du marché. De même, les deux tiers de nos engrais azotés sont importés. Les changements de pratiques agricoles contribueront peu à décarboner le secteur de la chimie dans l’Hexagone. En revanche, la production massive d’hydrogène vert et le CSC constituent une opportunité de relocaliser cette industrie (voir encadré ci-contre) », note-t-il.

Les acteurs appellent également à une meilleure protection de leur marché domestique. Pour Sylvain Le Net, « le renchérissement du coût des énergies en Europe risque de grever la compétitivité de notre industrie et sa capacité à investir. D’autant plus que les États-Unis ont créé un appel d’air avec l’Inflation reduction act (IRA) dont les 400 milliards de dollars sur dix ans visent à atteindre leur objectif de réduction des émissions de gaz à effet de serre en subventionnant massivement la décarbonation de leur industrie ».

Relocaliser la production d’engrais
La production massive d’hydrogène vert et le captage et stockage de CO2 pourraient constituer une opportunité de relocaliser dans l’Hexagone la production d’engrais. L’hydrogène vert obtenu par électrolyse de l’eau pourrait se substituer au gaz naturel pour synthétiser de l’ammoniac décarboné, un des composants essentiels des engrais azotés. Ces technologies conjuguées aux efforts de sobriété offriraient à la France l’opportunité de devenir auto-suffisante en engrais, voire exportatrice. En parallèle, la création d’un mécanisme d’ajustement carbone aux frontières européennes (MACF), adopté formellement en avril 2023, instaurera les conditions économiques favorables à la mise en place ces technologies. Ce règlement prévoit en effet d’éliminer les quotas d’émissions gratuits et de taxer les importations. Une révolution sur le marché carbone (EU-ETS). Appliquée dès octobre prochain, cette taxe carbone aux frontières imposera aux importateurs de déclarer le contenu carbone des engrais importés. Ils commenceront à être soumis au paiement de droits d’émissions à partir de 2026. À partir de cette même échéance, l’Union européenne engagera la réduction des quotas carbone gratuits des usines, pour finalement les faire disparaître totalement en 2036.

Manque de données

L’instauration de normes sur les produits demeure également un levier indispensable pour décarboner la chimie selon le représentant du Shift Project : « Les normes organisent la compétition entre les fabricants de peintures ou encore de tuyaux en plastiques en vue d’abaisser le bilan carbone dans la construction notamment ». Le secteur de la chimie est bien engagé sur la voie de la décarbonation : Il respecte les objectifs fixés à 2030 par la Stratégie nationale bas carbone (SNBC) pour le secteur de l’industrie, mais doit encore plancher sur les moyens d'atteindre ceux fixés à 2050, soit une baisse de 81 % des émissions. D’autant plus que le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (Giec) a dernièrement rehaussé ses prévisions de hausse des températures à 3,2 °C dans le monde à l’horizon 2100 par rapport à l’ère pré-industrielle.

Arkema travaille sur toute sa chaîne de valeur
Important acteur de la chimie de spécialités, le Français Arkema ne cesse de rehausser ses objectifs de décarbonation. Le groupe n’a certes pas pris d’engagement de neutralité carbone à horizon 2050, une promesse que nombre d’industriels risquent d’avoir du mal à tenir. En revanche, il a annoncé en mai dernier porter sa cible de réduction de ses émissions de GES de serre à 48,5 % en 2030 par rapport à 2019 sur les Scopes 1 (émissions directes) et 2 (émissions indirectes liées aux consommations énergétiques). L’objectif initial avait été établi à 38 % il y a deux ans, puis augmenté à 46 % à l’été 2022. La nouveauté, c’est que le groupe intègre depuis un an des objectifs sur l’ensemble de sa chaîne de valeur, autrement dit sur le Scope 3 qui couvrent les émissions indirectes en amont et en aval. Sur ce dernier, il vise une réduction de 54 % en 2030. « Arkema a pris des engagements de longue date en matière de lutte contre le changement climatique. De la politique d’achats d’énergie à l’innovation industrielle, du portefeuille de solutions à la diffusion d’une culture climat et environnement, cette trajectoire vertueuse mobilise toutes les composantes du groupe », expose Thierry Le Hénaff , PDG d’Arkema.