Les flux de déchets peuvent aider les raffineurs à passer à un carburant à faible émission de carbone.

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L’Energy Institute (EI), en collaboration avec Concawe, a récemment engagé E4tech pour réaliser une analyse technique des technologies de transformation des déchets en produits (WTP) qui pourraient être intégrées dans le système de raffinage européen à l’horizon 2030 et 2050. Le traitement des déchets dans la chaîne d’approvisionnement du raffinage permettrait l’utilisation continue des actifs de raffinage et soutiendrait la transition vers des matières premières à faible émission de carbone.

Les déchets sont un enjeu mondial important. Chaque année, nous déversons la quantité à peine croyable de 2,12 milliards de tonnes de déchets. Alors que la population mondiale continue d’augmenter et que le niveau de vie s’améliore, cet effet négatif de la consommation n’est pas près de disparaître.

La gestion de la production massive de déchets, de son impact sur l’environnement et de l’épuisement des ressources naturelles fait l’objet d’une attention croissante. Les gouvernements, les transformateurs de déchets et de matériaux se tournent vers la technologie pour transformer les déchets en une alternative durable aux ressources fossiles ou pour fournir des solutions efficaces pour recycler les matériaux. Des entreprises qui se concentrent sur les déchets comme matière première émergent, permettant d’extraire plus de valeur des flux de déchets, une empreinte écologique réduite et encourageant la transition vers un modèle circulaire durable.

L’Energy Institute (EI), basé à Londres, au Royaume-Uni, est une organisation pour les professionnels des domaines liés à l’énergie qui se concentre sur les solutions énergétiques et climatiques du monde réel. Concawe est la division scientifique de l’Association européenne de raffinage. Ses membres représentent près de 100 % de la capacité de raffinage de l’Union européenne (UE). 

Les deux organisations ont récemment engagé le cabinet de conseil en stratégie énergétique et durable E4tech pour réaliser une analyse technique des technologies de transformation des déchets en produits (WTP) qui pourraient être intégrées dans le système de raffinage européen à l’horizon 2030 et 2050. Le traitement des déchets dans la chaîne d’approvisionnement du raffinage permettrait l’utilisation continue des actifs de raffinage et soutiendrait la transition vers des matières premières à faible émission de carbone. La phase 1 de l’effort de recherche en trois parties a été publiée en juillet 2022. 

La première phase donne un aperçu des flux de déchets disponibles et un examen détaillé de quatre filières de raffinage des déchets en combustible (WTF). Dans le rapport, l’IE évalue l’état actuel des connaissances sur les voies WTF et identifie les principales lacunes dans les connaissances.

La phase 2 examinera les utilisations alternatives des déchets en dehors de la chaîne d’approvisionnement de la raffinerie et la disponibilité future des matières premières de déchets en mettant l’accent sur la minimisation des déchets et la transformation des déchets résiduels en produits de valeur. Enfin, une publication technique sur la viabilité économique et environnementale des filières WTP jusqu’en 2050 sera produite en phase 3, à l’usage de diverses parties prenantes.

Sept matières premières de déchets ont été prises en compte dans l’étude sur la base des volumes prévus dans l’UE et des niveaux d’intérêt existants dans l’industrie et le milieu universitaire. Des volumes de déchets plus importants ont été jugés attractifs et les matières premières devaient être intégrées aux technologies de conversion primaire. La phase 1 a également mis en évidence l’importance de la position d’une matière première dans la hiérarchie des déchets afin que l’utilisation se compare favorablement aux devenirs actuels en fin de vie. 

Parmi les sept options de matières premières envisagées, les déchets résiduels mixtes (MRW), les déchets plastiques mixtes non recyclables, les boues d’épuration et les biodéchets municipaux ont été sélectionnés pour une analyse plus approfondie. Les MRW sont la matière première des déchets avec les volumes annuels les plus importants en Europe, avec environ 222 millions de tonnes par an (Mt/a), dont la majorité finit en décharge. Les déchets plastiques mélangés comprennent les déchets plastiques non séparés et triés pour être recyclés dans des installations de récupération des matériaux. Les MRW et les déchets plastiques mixtes sont principalement utilisés à un niveau inférieur dans la hiérarchie des déchets et ont été jugés appropriés pour une analyse plus approfondie. Les boues d’épuration sont obtenues à partir du traitement de diverses eaux usées et ont été sélectionnées car certains des matériaux sont moins utilisés que les combustibles dans la hiérarchie des déchets. Le grand volume potentiel de biodéchets municipaux, y compris les déchets alimentaires et de jardin, 

Les chercheurs ont rejeté l’utilisation de la biomasse d’entretien paysager, des résidus ligneux et herbeux provenant de l’entretien des zones urbaines, en raison de sa similitude avec les biodéchets municipaux et en raison des incertitudes de volume. Les résidus de broyage automobile (ASR), les résidus qui restent après le démantèlement du véhicule, ont été omis comme matière première en raison de volumes relativement faibles (~ 3Mt/an) et du flou concernant les exigences de prétraitement pour la gazéification. L’option de matière première finale des déchets, les pneus usagés, est utilisée pour la valorisation matière plus haut dans la hiérarchie des déchets et ne convient donc pas comme matière première de carburant.

La demande de diesel représente environ 30 % de la production des raffineries, suivie de l’essence (20 %), du carburéacteur (10 %), du mazout léger/diesel marin (10 %) et des mazouts lourds (15 %). Il existe un large éventail de voies de conversion possibles. Avec les baisses attendues de l’essence et du mazout à l’avenir, en raison de l’électrification, les chercheurs ont concentré leurs efforts sur les voies de conversion orientées vers les distillats (diesel et jet), bien que des voies pour produire d’autres carburants aient également été envisagées. 

L’analyse dans le rapport est basée sur un ensemble plus étroitement défini de quatre voies et les auteurs ont noté que l’accent est mis sur la mise à niveau du WTF à la raffinerie pour identifier les synergies et les obstacles associés à l’utilisation de l’infrastructure de raffinage existante.

La gazéification et la synthèse Fischer-Tropsch (FT) ont été établies comme la technologie de conversion primaire la plus appropriée pour MRW, entraînant la production de cire FT à utiliser dans le raffinage. Les MRW ne sont pas séparés pour être réutilisés, recyclés ou compostés et la gazéification est moins sensible aux contaminants dans le flux de déchets que d’autres technologies. Le rapport note que cette voie est actuellement développée par plusieurs producteurs de carburants à faible émission de carbone.

EI a identifié la pyrolyse comme la technologie de conversion la plus appropriée pour les déchets plastiques mixtes, créant l’huile de pyrolyse comme produit principal. Le rapport a mis en évidence un intérêt croissant pour la technologie avec le développement d’usines de démonstration utilisant la technologie de pyrolyse en cours par des développeurs de carburants à faible émission de carbone et de recyclage de produits chimiques. Cependant, les volumes de déchets plastiques mélangés sont relativement faibles, à 10 Mt/a, avec une mise en décharge comprenant 37 % et le reste envoyé à l’énergie à partir des usines de traitement des déchets (EfW).

Les boues d’épuration sont principalement utilisées pour l’épandage agricole ou l’amélioration écologique. La recherche a reconnu la liquéfaction hydrothermale (HTL) comme une voie potentielle pour la conversion des boues d’épuration en huile HTL. HTL a été sélectionné en raison de sa capacité à gérer des matières premières contenant de grandes quantités d’humidité. La disponibilité actuelle des déchets de boues d’épuration est de 11 Mt/an. 

La conversion des biodéchets municipaux se fait par digestion anaérobie (DA) en biogaz, reformage à la vapeur et synthèse FT. La matière première s’est déjà avérée adaptée à la DA, qui peut gérer les grandes quantités d’humidité dans les déchets. Le rapport met en évidence son utilisation potentielle comme carburant dans des secteurs difficiles à décarboniser tels que l’aviation et recommande de poursuivre les recherches dans ce domaine. 

Malgré l’identification et la sélection de plusieurs matières premières et voies de conversion pour la création de carburants, les chercheurs ont souligné la position défavorable des carburants dans la hiérarchie des déchets par rapport au recyclage mécanique et chimique, qui, selon eux, pourrait avoir un impact sur la disponibilité des matières premières. Un examen plus approfondi de ce facteur sera effectué dans la phase 2, cependant, tous les déchets ne peuvent pas être recyclés, ce qui crée des opportunités pour l’utilisation de composants non recyclables dans les carburants alternatifs. L’étude a également observé une opportunité de réduction des gaz à effet de serre en détournant certaines matières premières de déchets non recyclables des usines EfW vers les voies WTF par rapport aux devenirs actuels en fin de vie.

Les raffineries de l’UE reçoivent généralement 20 à 50 kilotonnes de pétrole brut par jour. La recherche a mis en évidence des préoccupations concernant l’ampleur de la production de WTF par rapport au raffinage conventionnel et a cité le besoin de matières premières complémentaires, telles que les carburants électroniques, ou de technologies, telles que la capture et le stockage du carbone, pour atteindre des émissions nettes nulles sur un puits à la roue. base. 

L’IE a également mis en garde contre les risques liés à la qualité des produits. L’approvisionnement auprès d’un seul fournisseur de déchets peut ne nécessiter que des dépenses d’investissement mineures (CAPEX) et offrir une certaine latitude en termes de qualité des produits. Cependant, une installation à plus grande échelle s’approvisionnant auprès de plusieurs fournisseurs de déchets nécessitera des investissements beaucoup plus importants et des considérations de qualité importantes. Un degré élevé d’incertitude existe si les produits intermédiaires sont traités à des niveaux élevés, en particulier pour les voies de pyrolyse des boues d’épuration et des déchets plastiques.

Certaines des voies identifiées sont bien comprises et approchent de la maturité technologique, en particulier celles qui produisent de la cire FT. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour les voies qui produisent la pyrolyse ou l’huile dérivée de HTL. Le rapport indique que la maturité technologique des processus individuels est supérieure à celle de la voie intégrée. 

La pyrolyse des déchets plastiques est la seule voie où la conversion primaire et l’utilisation de carburant sont commerciales aujourd’hui, bien que ce ne soit que dans une poignée d’usines et très probablement à de faibles mélanges. Les MRW et les biodéchets municipaux AD sont commerciaux pour l’énergie mais pas pour la synthèse de carburant. Les boues d’épuration/HTL ne sont actuellement qu’à l’échelle pilote.

(Origine : fuelsandlubes 27/12/22)

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