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Jan 29, 2024

Dans le voyage vers le filet

15 mai - Il y a un dicton du Yorkshire : « Là où il y a de la boue, il y a du laiton ». Pour

15 mai - Il y a un dicton du Yorkshire: "Là où il y a de la boue, il y a du laiton". Pour les cuivres lire l'argent. Maintenant, nous pouvons également ajouter du carburant d'expédition. Les entreprises utilisent les déchets agricoles et forestiers, la partie organique des déchets solides municipaux et explorent même l'utilisation du fumier de bétail pour fabriquer du méthanol vert. C'est l'un des carburants qui, selon les principaux acteurs de l'industrie du transport maritime, contribuera à réduire leurs émissions.

Il y a urgence maintenant puisque les navires commandés aujourd'hui continueront probablement à sillonner les mers en 2050, et les chaînes de valeur nettes zéro dépendent des carburants qui permettent aux matières premières et aux produits finis de se déplacer à travers le monde.

À partir de 2024, le transport maritime sera intégré au système d'échange de quotas d'émission de l'UE. Les grands navires voyageant entre et dans les ports de l'UE devront payer pour leurs émissions. Les 175 États membres de l'Organisation maritime internationale (OMI), qui supervise l'industrie mondiale, sont sous pression pour mettre leur stratégie climatique (qui ne prévoit qu'une réduction de 50 % des émissions de gaz à effet de serre d'ici 2050) en conformité avec la science, et pour convenir d'un prix du carbone qui fera des combustibles fossiles une option moins attrayante.

Le méthanol, l'ammoniac et l'hydrogène sont tous testés. L'Agence internationale de l'énergie (AIE) prévoit que l'ammoniac fournira 45 % de la demande de carburant pour les navires d'ici 2050. Le groupe minier australien Fortescue travaille à la conversion de moteurs fonctionnant à l'ammoniac, tandis que le groupe de technologie marine Wartsila fait partie d'un consortium européen visant à démontrer la technologie en laboratoire cette année.

Mais le groupe maritime danois Maersk mise sur le méthanol, avec 19 navires bicarburant en commande, le premier étant livré cette année. D'autres, comme le chinois COSCO et le français CMA CGN, ont emboîté le pas. Maersk veut qu'au moins 25% de sa cargaison océanique soit transportée avec du carburant vert d'ici 2030, nécessitant quelque six millions de tonnes par an de méthanol vert. Il signe maintenant des partenariats avec une gamme de producteurs dans les Amériques et en Chine, pour commencer les livraisons à partir de 2025, et a fixé des exigences strictes pour les matières premières de carburant.

Tim Cornelius est directeur général du développement de l'entreprise chez Proman, un producteur et transporteur de méthanol basé en Suisse. "Le méthanol a plus de sens comme carburant de propulsion. Mais l'ammoniac va être un très bon vecteur mondial d'hydrogène", suggère-t-il.

La première usine de biométhanol de Proman au Texas, qui devrait être en ligne en 2025, utilisera des déchets solides municipaux et des résidus agricoles, y compris potentiellement du fumier animal. "Tant que le processus de gazéification est réglé correctement, il est assez bon d'avoir plusieurs formes de matières premières, étant donné (que) l'approvisionnement change de façon saisonnière, avec des récoltes différentes."

WasteFuel, basé en Californie, est une autre société qui fournira Maersk. Le co-fondateur de WasteFuel, Trevor Neilson, souligne que l'industrie utilise du méthanol depuis plus de 50 ans, ce qui signifie que les systèmes de stockage et de transport du carburant sont très sophistiqués et bien établis.

Environ deux milliards de tonnes de déchets solides municipaux sont produits chaque année. Et cela devrait atteindre 3,5 milliards de tonnes d'ici 2050. La matière première de WasteFuel est la partie organique des déchets solides municipaux (comme les résidus alimentaires, les déchets verts et le papier), qui autrement émettraient du méthane dans les décharges.

La composante organique peut dépasser 50 % des décharges dans les pays en développement, où le méthane est rarement capté. Une étude basée sur la surveillance par satellite a estimé le rejet de méthane d'une décharge à Buenos Aires à 16,6 tonnes par heure.

WasteFuel a annoncé des partenariats avec des sociétés de gestion des déchets municipaux aux Philippines, au Moyen-Orient et en Amérique du Sud. Il utilise la digestion anaérobie pour transformer les déchets organiques en gaz, qui est ensuite converti en méthanol. En plus de développer des bioraffineries, WasteFuel a développé un réacteur modulaire, qui sera capable de produire 100 tonnes de méthanol par jour pour permettre une mise à l'échelle rapide.

L'un des aspects les plus difficiles consiste à séparer la partie organique des flux de déchets municipaux nouvellement arrivés. Et c'est essentiel pour établir les réductions de cycle de vie des émissions de gaz à effet de serre dont l'industrie a besoin.

WasteFuel revendique une réduction de 90 % des émissions de gaz à effet de serre tout au long du cycle de vie du carburant, "du bien au réveil" dans le langage de l'industrie du transport maritime, et les émissions de méthane évitées sont une composante importante de l'arithmétique.

La combustion du méthanol vert produit toujours du dioxyde de carbone, mais les polluants dioxyde de soufre et particules sont éliminés et le protoxyde d'azote, N20, un autre gaz à effet de serre, est réduit d'environ 80 %.

Là où le méthane peut être capté à partir d'une décharge existante, il peut être converti en énergie pour traiter la bioraffinerie.

Le méthanol vert peut également être fabriqué en combinant du dioxyde de carbone capturé avec de l'hydrogène vert, produit par électrolyse (alimenté par des énergies renouvelables), appelé e-méthanol.

Le développeur suédois de carburants électroniques Liquid Wind prévoit de commencer la production dans sa première usine en 2024. Elle sera colocalisée avec une centrale de production combinée de chaleur et d'électricité à partir de biomasse, qui s'approvisionne en déchets d'une usine de pâte à papier voisine. Le calcul du carbone capturé à partir de la biomasse est essentiel. "C'est une entreprise que nous suivons et traçons très attentivement", déclare le fondateur Claes Fredriksson.

Le carbone capturé par la centrale électrique compense presque entièrement les émissions provenant de la production, du transport et de la combustion du méthanol. L'utilisation de l'énergie éolienne pour alimenter le processus de production de méthanol permet une réduction de 94 % des émissions du puits au réveil.

Liquid Wind a déjà demandé un permis pour une deuxième usine, dimensionnée pour produire plus du double de la première, fournissant 130 000 tonnes d'e-méthanol par an.

Un rapport récent de la Chambre internationale de la marine marchande estime que l'industrie du transport maritime aura besoin d'autant d'énergie renouvelable que celle qui est actuellement produite dans le monde - jusqu'à 3 000 térawattheures (TWh), pour atteindre ses objectifs de zéro net. Les besoins énergétiques de Liquid Wind comprennent 470 gigawattheures (GWh) d'électricité renouvelable pour les seuls électrolyseurs. Sa situation dans un pays alimenté en grande partie par des énergies renouvelables rend cela possible : cela équivaut à seulement 0,3 % de l'énergie renouvelable consommée en Suède en 2021.

Le méthanol vert serait un carburant plus parfait si les émissions de combustion pouvaient être captées. En effet, la capture des émissions fossiles du combustible de soute d'aujourd'hui fournirait également un palliatif jusqu'à ce que suffisamment de combustible vert, et les navires qui l'utilisent, deviennent disponibles.

La startup britannique Seabound a testé un prototype sur terre ferme et prévoit de mener des essais en mer cet été. Dans son système, les gaz d'échappement du navire sont dirigés à travers un conteneur de galets d'oxyde de calcium, qui lient le dioxyde de carbone pour former du carbonate de calcium (la pierre angulaire du ciment).

La séparation du CO2 se ferait sur la terre ferme, où il pourrait être transformé en carburant ou séquestré. En cas de succès, les navires pourraient décharger leurs émissions avec leur cargaison.

L'ammoniac est également expédié dans le monde entier et, bien qu'il ne produise pas d'émissions de CO2, il produit des oxydes d'azote (NOx), qui sont des polluants ainsi que des sources de gaz à effet de serre indirects. C'est aussi toxique et corrosif. Les régulateurs s'efforcent d'établir des exigences pendant que l'infrastructure est en cours de développement et que les travaux se poursuivent pour lutter contre les émissions de NOx. Des entreprises comme le fabricant d'engrais Yara intensifient la production d'ammoniac propre.

Mais les moteurs qui peuvent fonctionner à l'ammoniac ne sont pas encore disponibles dans le commerce ; la technologie des piles à combustible n'est pas non plus une alternative, bien qu'un projet européen de pile à combustible vise à changer cela.

Amogy, basée aux États-Unis, veut combler le fossé en utilisant la technologie des piles à combustible à hydrogène. Le système sur lequel il travaille transforme l'ammoniac en hydrogène, qui génère de l'électricité dans une pile à combustible. L'avantage est l'absence d'émissions de gaz à effet de serre pendant la navigation.

"Ce que nous résolvons vraiment, c'est le problème du stockage et du transport de l'hydrogène, car maintenant, essentiellement, nous utilisons l'ammoniac comme vecteur d'hydrogène", explique le co-fondateur Seonghoon Woo.

Le transport de l'hydrogène coûte cher car il doit être converti en liquide, ce qui nécessite des températures de -253 degrés Celsius. Le premier tanker à hydrogène au monde a transporté l'an dernier sa première cargaison : de l'hydrogène produit à partir de charbon.

"La navigation commerciale produit la plus grande quantité de gaz à effet de serre - c'est notre marché cible", déclare Woo. "Et c'est la zone cible où nous pouvons décarboner massivement à l'aide de notre solution de conversion d'ammoniac en électricité, où la sécurité de l'ammoniac et la familiarité avec l'ammoniac existent déjà."

Amogy a démontré la technologie dans un drone, un tracteur et un semi-remorque. Son prochain objectif est un système de 1 mégawatt (MW) sur un remorqueur et une barge cette année. Cela pourrait ouvrir la voie à la décarbonisation du secteur de la navigation intérieure, qui, aux États-Unis, génère environ 6 millions de tonnes de CO2 par an.

Woo est optimiste sur le fait que le rythme rapide de mise à l'échelle que son entreprise a atteint jusqu'à présent pourra être maintenu pour atteindre les 20 MW qui seraient nécessaires pour alimenter un porte-conteneurs. Il estime que l'efficacité du système d'Amogy sera similaire à celle d'un moteur alimenté à l'ammoniac.

Alors que les engagements nets zéro des entreprises qui échangent des marchandises à travers les océans dépendent de la réduction drastique de ses émissions par le secteur du transport maritime, les nouveaux carburants verts coûtent beaucoup plus cher que leurs équivalents fossiles.

Neilson de WasteFuel dit que l'OMI devrait abandonner sa résistance à un prix du carbone. "Personne ne veut avancer et simplement admettre la vérité, à savoir qu'il y a un coût social et environnemental terrifiant du carbone qui doit être pris en compte dans l'équation", affirme-t-il. "Ces externalités sont réelles et la société en paie le prix... cela finira par arriver. Mais le fait est que plus nous attendrons, plus le prix sera élevé."

Angeli Mehta est un écrivain scientifique avec un intérêt particulier pour l'environnement et la durabilité. Auparavant, elle a produit des programmes pour BBC Current Affairs et est titulaire d'un doctorat en recherche. @AngeliMehta

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