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Vers une économie à gestion intelligente du carbone

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Les entreprises du secteur de la chimie, des matières plastiques et des sciences de la vie contribuent activement à la transition vers une société à gestion intelligente du carbone

Le carbone est partout. Couplé à deux atomes d’oxygène, il forme du CO2, le dioxyde de carbone qui se rencontre dans l’atmosphère et dans l’eau gazeuse. Des pierres et minéraux tels que le calcaire, la dolomie, le gypse et le marbre sont riches en carbone. Tous les êtres vivants sont constitués de carbone, ainsi que d’azote, d’hydrogène, d’oxygène et bien d’autres éléments.

Le dioxyde de carbone est un composé chimique qui se compose de deux atomes d'oxygène et d'un atome de carbone.

Le carbone essentiel

Dans les restes de matière organique préhistorique, comprimés pendant des siècles dans la croûte terrestre, les chaînes de carbone constituent l’élément central des combustibles fossiles. Ceux-ci ont rendu possible la révolution industrielle, entraînant la croissance démographique liée à une élévation du niveau et des conditions de vie. Ces combustibles fossiles fournissent de l’énergie lorsqu’ils sont brûlés.

Cette combustion dégage du CO2, dont la concentration dans l’air a nettement augmenté : de 295 ppm (parties par million) en 1900, à environ 315 ppm en 1960, pour atteindre 410 ppm en 2019. Il s’agit là de la concentration la plus élevée en 800.000 ans. Même s’il ne représente que 0,03% de l’atmosphère, le CO2 a des conséquences majeures sur le climat en raison de l’effet de serre.

0,03%

La quantité de CO2 dans l'atmosphère n'atteint que 0,03 %, mais en raison de l'effet de serre, cela a des conséquences majeures sur le climat.

Le carbone est présent dans l’air, dans notre corps, dans l’essence, dans les boissons gazeuses et dans de nombreux produits du quotidien. Cet élément est vital. Il est donc inopportun de parler d’économie zéro-carbone mais il convient de réduire fortement les émissions de dioxyde de carbone. Le carbone est essentiel pour notre société et notre confort de vie. Le problème réside dans sa présence excessive au mauvais endroit, comme le CO2 dans l’atmosphère.

Il est inopportun de parler d’économie zéro-carbone. Le carbone est vital. Nous devons innover pour atteindre une société à gestion intelligente du carbone.

Découvrez la vision d'Els Brouwers, Responsable du département Énegie, Climat & Économie chez essenscia

Le carbone intelligent

Le tout est de savoir comment utiliser intelligemment le carbone pour éviter la présence de CO2 fossile dans l’atmosphère. En utilisant judicieusement les ressources disponibles, en les utilisant comme matière première durable, voire en extrayant le CO2 de l’air. Dans les prochaines décennies, la chimie jouera un rôle vital dans le remplacement des sources de carbone fossiles, par exemple pour les combustibles et les matières plastiques, par du carbone provenant d’autres sources climatiquement neutres, comme l’atmosphère, la biomasse ou les matériaux recyclés.

Cela n’a rien d’impossible. Les plantes donnent l’exemple. Elles font de la photosynthèse depuis 400 millions d’années. Ce processus leur permet de synthétiser des sucres à partir de l’eau et du CO2 en utilisant l’énergie solaire. Ces sucres sont nécessaires à leur croissance et à leur floraison. Le produit résiduel de la photosynthèse est l’oxygène, dont dépend tout le reste des espèces vivantes.

Le carbone circulaire

Sector Initiative

INEOS Oxide et bECO2 : 10 ans de captage et de réutilisation du carbone, soit 1 million de tonnes de CO2 en moins dans l’atmosphère

Nous pouvons manger ces sucres ; l’oxygène nécessaire pour les brûler nous est fourni gratuitement. Nous produisons ensuite du CO2, qui est consommé par les plantes. C’est ainsi que la boucle planétaire est bouclée. Ce cycle actif depuis des temps immémoriaux contient le noyau de ce vers quoi devrait tendre une économie circulaire à gestion intelligente du carbone.

Pour ce faire, nous devrons tous ensemble jouer la carte de l’innovation. Nous devons partir à la recherche de technologies innovantes qui rendent inoffensifs les gaz à effet de serre tels que le CO2, en les captant et en les stockant (CCS, Carbon Capture & Storage) ou en les réutilisant comme matières premières dans de nouveaux matériaux ou carburants synthétiques (CCU, Carbon Capture & Utilization).

Une énergie climatiquement neutre

Quelle que soit la manière dont nous parviendrons à organiser une économie circulaire, l’approvisionnement énergétique devra en être la pierre angulaire. Les lois physiques sont incontournables. L’énergie sera donc toujours nécessaire, pour chaque processus de production, chaque déplacement, chaque consommation. Les innovations dans le domaine des technologies à gestion intelligente du carbone exigeront également beaucoup plus d’énergie. Il est donc préférable de produire et d’utiliser cette énergie d’une façon climatiquement neutre, sans émission de gaz à effet de serre.

Garantir un approvisionnement suffisant en énergie climatiquement neutre : voilà le défi climatique des décennies à venir.

Sector Initiative

Dow Seneffe produit ses besoins en électricité

Nous aurons besoin de toutes les connaissances et de l’expérience des entreprises et des universités pour atteindre cet objectif final durable d’une industrie respectueuse du climat et d’une société gérant le carbone de manière intelligente. Garantir un approvisionnement suffisant en énergie climatiquement neutre : voilà le défi climatique des décennies à venir.

Il s’agit aussi bien de vecteurs d’énergie climatiquement neutre, comme l’électricité produite de manière durable, mais aussi l’hydrogène à long terme, que de sources d’énergie climatiquement neutres comme l’énergie éolienne, solaire ou nucléaire. Celles-ci produisent déjà de l’électricité comme vecteur d’énergie. La poursuite de l’électrification des processus de production est importante pour exploiter cette tendance de façon durable. Les processus de production doivent, en outre, être améliorés davantage afin de consommer moins d’énergie.

Le rôle clé de la chimie

Sector Initiative

Le programme Moonshot: recherche et innovation de pointe pour une industrie à gestion intelligente du carbone

De nombreuses pistes d’innovation font déjà l’objet d’études, souvent en collaboration avec d’autres entreprises ou des universités et des centres de recherche. Il n’existe pas encore de solutions prêtes à l’emploi, mais l’objectif est clair. Les entreprises du secteur de la chimie, des matières plastiques et des sciences de la vie sont bien conscientes qu’elles ont un rôle clé à jouer dans la transition vers un avenir climatiquement positif.

Ce n’est pas une coïncidence. Les processus chimiques nécessitent beaucoup d’énergie, car ils sont réalisés à des températures élevées et sous haute pression. L’industrie chimique est l’une des plus grandes consommatrices industrielles d’énergie. Pour assurer une véritable durabilité à long terme, le secteur et la société devront tous deux puiser leur énergie dans d’autres sources que les combustibles fossiles. D’autant plus que l’énergie renouvelable provenant de panneaux solaires ou d’éoliennes ne peut à elle seule répondre à cette demande.

Par ailleurs, les produits et processus fournis par l’industrie chimique sont d’une importance fondamentale. Les innovations sont indispensables pour une production optimale d’énergie climatiquement neutre. Et tant que notre société ne parvient pas à l’équilibre carbone, les produits du secteur peuvent déjà réduire les émissions de CO2 et augmenter l’efficacité énergétique dans les logements, les transports, l’agriculture et d’autres secteurs industriels. Citons à titre d’exemple les matériaux isolants pour les maisons écoénergétiques ou les matériaux légers qui aident les voitures à consommer moins de carburant.

Faire plus avec moins d'énergie

Sector Initiative

Le réseau de chaleur ECLUSE d’Indaver représente une économie annuelle de 100.000 tonnes d’émissions de CO2

Le secteur de la chimie et des sciences de la vie travaille depuis des décennies à réduire sa consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre qui en découlent. Le secteur belge compte parmi les meilleurs au monde en matière d’utilisation efficace de l’énergie et des matières premières.

Depuis 1990, la production totale du secteur a triplé tandis que sa consommation d’énergie n’a augmenté que de 37%. En d’autres termes, l’efficacité énergétique s’est considérablement améliorée. En outre, l’emploi de charbon et de pétrole pour la production d’énergie a été abandonné progressivement au cours des trois dernières décennies, au profit de l’électricité (30%) et du gaz naturel (70%).

56%

Depuis 1990, la production totale du secteur a triplé tandis que sa consommation d'énergie n'a augmenté que de 37%. En d'autres termes, l'efficacité énergétique a augmenté de 56%.

Les énergies renouvelables sont elles aussi de plus en plus utilisées, en particulier lorsqu’elles peuvent être produites de manière stable et à une échelle suffisamment grande. Cela se fait de plus en plus en synergie avec d’autres entreprises. Par exemple, le réseau de vapeur ECLUSE dans le cluster chimique du port d’Anvers fournit de l’énergie verte produite dans une usine de traitement des déchets. Cette énergie sert à alimenter les processus de production des entreprises chimiques voisines.

C’est précisément ce qui constitue la clé du succès du secteur chimique dans notre pays : l’échange d’énergie, mais aussi de matériaux et de molécules, entre entreprises. Un flux de déchets dans le processus de production d’une entreprise peut ainsi être utilisé utilement comme matière première dans une autre. Au sein d’une entreprise, la chaleur est autant que possible échangée entre différentes installations en récupérant la chaleur résiduelle et en utilisant la cogénération. L’énergie est ainsi utilisée de manière optimale.

La chaleur à haute température est le besoin énergétique le plus important du secteur. Aujourd’hui, c’est principalement le gaz naturel, dont la densité énergétique est élevée, qui est employé pour satisfaire ce besoin. Pour en réduire l’impact climatique, on pourrait envisager son remplacement par la biomasse ou le biogaz. Toutefois, ceux-ci ne sont ni inépuisables ni largement disponibles sans effets secondaires écologiques tels que l’utilisation excessive des terres.

...et avec moins de gaz à effet de serre

Sector Initiative

Accords d’efficacité énergétique

Grâce à des technologies de traitement innovantes, les gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone et l’oxyde nitreux peuvent être rendus inoffensifs. Ils sont ainsi transformés en gaz ayant un impact moindre ou nul sur le climat. Les émissions de gaz à effet de serre par tonne produite dans la chimie et les sciences de la vie belges ont pu être réduites de 80%. Un découplage clair a donc été réalisé entre la production, d’une part, et la consommation d’énergie et les émissions de gaz à effet de serre, d’autre part.

En dépit de tous les gains réalisés, il reste essentiel de produire le plus efficacement possible avec moins d’énergie et d’émissions. La plupart des entreprises du secteur qui consomment une grande quantité d’énergie ont donc signé une convention avec les pouvoirs publics. Elles s’y engagent à encore améliorer l’efficience énergétique, même si les bénéfices les plus évidents ont déjà été récoltés depuis longtemps et qu’il est donc de plus en plus difficile de faire mieux.

80%

En considérant les volumes de production, les émissions de gaz à effet de serre du secteur belge de la chimie et des sciences de la vie ont été réduites de 80 % depuis 1990.

La route est encore longue

Notre société est loin d’être climatiquement neutre, mais la chimie et les sciences de la vie jouent un rôle de pionnier pour le reste de l’industrie et la société dans son ensemble. Les défis sont immenses et exigent une approche cohérente dans tous les domaines politiques, avec le soutien des citoyens et des entreprises. Il n’y aura pas non plus de solution miracle. Personne ne peut y arriver seul. La problématique du climat exige des solutions sectorielles et transfrontalières, reposant sur l’innovation.

Le secteur de la chimie est au centre de toutes ces préoccupations et dispose d’importants atouts. En effet, il utilise principalement les combustibles fossiles comme matières premières pour les matériaux et les molécules du quotidien, des lubrifiants aux plastiques en passant par les produits de nettoyage et les médicaments. Ici aussi, la recherche fondamentale s’intéresse aux matières premières alternatives et durables.

Gestion plus intelligente du carbone

Une économie qui gère le carbone de façon plus intelligente doit reposer sur le captage du CO2 et son utilisation comme matière première pour les produits chimiques de base, les carburants et les matières plastiques. Dans une économie circulaire, il est également nécessaire d’approfondir le rôle des matériaux biosourcés. En outre, à la fin de leur phase d’utilisation, les matières plastiques doivent être reconverties en une matière première de base pour l’industrie chimique.

Les matières premières et les sources d’énergie climatiquement neutres, ainsi que de nouveaux vecteurs de cette énergie tels que l’hydrogène, sont nécessaires pour une société durable. Les efforts permanents du secteur de la chimie et des sciences de la vie pour réduire encore son empreinte climatique continueront à jouer un rôle de premier plan à cet égard.

Outre les nombreux défis scientifiques et technologiques, cette transition sans précédent exige également une conception économique intelligente. L’approche climatique et l’évolution vers un système énergétique climatiquement neutre devront s’y faire d’une manière réaliste et faisable pour les citoyens et les entreprises. Ainsi, dans une économie mondialisée, il reste encore de la marge en Belgique pour investir et innover dans des solutions climatiques qui peuvent faire une différence au niveau mondial.

Défis majeurs

  1. Poursuivre la transition vers une société circulaire et climatiquement neutre.
  2. Faciliter la sécurité d’approvisionnement en énergie à prix compétitif et neutre sur le plan climatique pour permettre aux industries à forte intensité énergétique comme la chimie et les sciences de la vie de continuer à produire afin d’améliorer la qualité de vie de chacun.
  3. Innover pour des processus de production efficaces et une réutilisation circulaire du CO2, tel que le captage et l’utilisation du carbone (Carbon Capture & Utilization, CCU).
  4. Préciser qu’une politique industrielle orientée vers l’avenir doit prendre en compte la dimension globale de l’économie et la question du climat.

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