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Les innovations « bas carbone » du fret maritime

« L’hy​dro​gène d’o​ri​gine renouvelable est la clé pour décarboner le transport maritime »

avec Anaïs Marechal, journaliste scientifique
Le 4 mai 2022 |
4min. de lecture
Delphine Gozillon
Delphine Gozillon
shipping officer au sein de la fédération européenne pour le transport et l'environnement
En bref
  • La transition énergétique vers le gaz naturel liquéfié (GNL) n’est pas si bonne, car il reste un carburant fossile qui rejette du méthane une fois utilisé. Environ 3% sur les 80% utilisés par les navires.
  • L’utilisation des biocarburants n’est pas vraiment pertinente pour le secteur du transport maritime. Beaucoup de secteurs, notamment l’aviation, auront besoin de biocarburants de 2ème et 3ème génération pour réussir leur décarbonation.
  • Deux tiers des émissions de GES actuelles pourraient être évitées grâce à un mix énergétique renouvelable et l’hydrogène semble être la meilleure alternative aux énergies fossiles.
  • La principale limite, derrière le coût de ces e-carburants, est le déploiement de toute la filière. Le défi est de produire suffisamment d’hydrogène renouvelable.

Entre 2012 et 2018, l’Or​ga​ni​sa​tion maritime internationale1 constate une évolution significative du mix énergétique des transporteurs au profit du gaz naturel liquéfié (GNL) et du méthanol. Qu’en pensez-vous ?

Aujourd’​hui le mix éner­gé­tique du sec­teur reste basé à 99 % sur les éner­gies fos­siles. Il est dif­fi­cile de mesu­rer une ten­dance concer­nant les émis­sions de gaz à effet de serre (GES) en rai­son des per­tur­ba­tions liées à la crise du Covid-19.

Une tran­si­tion vers le GNL est effec­ti­ve­ment obser­vée, nous esti­mons qu’en 2020 il repré­sente 6 % du car­bu­rant uti­li­sé pour le trans­port mari­time euro­péen, et que cette part pour­rait grim­per à près de 25 % d’i​ci 2030. Cette tran­si­tion est néga­tive. D’une part, c’est un car­bu­rant fos­sile. Et d’autre part, 80 % du GNL est consom­mé aujourd’​hui par des navires dont les moteurs laissent échap­per envi­ron 3 % de méthane — un puis­sant GES — dans l’at​mo​sphère. Le bilan car­bone est donc plus éle­vé sur le cycle de vie que les car­bu­rants conventionnels 2.

Cer­tains grands arma­teurs, comme Maersk, s’o​rientent vers le métha­nol. La majo­ri­té du métha­nol est aujourd’​hui pro­duite à par­tir de res­sources fos­siles. Il est pour­tant pos­sible de le syn­thé­ti­ser à par­tir d’hy​dro​gène renou­ve­lable… Il est néces­saire d’im​po​ser des contraintes régle­men­taires sur l’o​ri​gine des car­bu­rants. C’est un sujet en cours de dis­cus­sion au niveau euro­péen, par les États membres et le Par­le­ment européen.

L’o​ri​gine renouvelable d’un carburant le rend-il toujours vertueux ?

Il faut prê­ter atten­tion à ce cri­tère, mais aus­si aux conflits d’u​sage. Par exemple, concer­nant les bio­car­bu­rants, leur pro­duc­tion ne doit pas ren­trer en com­pé­ti­tion avec la pro­duc­tion ali­men­taire ni conduire à des chan­ge­ments d’u​sage des sols. Seuls les bio­car­bu­rants pro­duits à par­tir de déchets sont vertueux. 

La dis­po­ni­bi­li­té de la res­source est une autre consi­dé­ra­tion très impor­tante. Beau­coup de sec­teurs, notam­ment l’a​via​tion, auront besoin de bio­car­bu­rants de 2ème et 3ème géné­ra­tion pour réus­sir leur décar­bo­na­tion. Nous avons esti­mé que la trans­for­ma­tion de l’en​semble des rési­dus agri­coles ne cou­vri­rait qu’un peu plus de 10 % des besoins de l’a​via​tion en 2050. Nous ne pen­sons pas que l’u​ti​li​sa​tion des bio­car­bu­rants soit per­ti­nente pour le sec­teur du trans­port maritime.

Quel est le carburant idéal pour décarboner le transport maritime ?

Deux tiers des émis­sions de GES actuelles pour­raient être évi­tées grâce à un mix éner­gé­tique renouvelable3. Il faut éga­le­ment consi­dé­rer la dis­po­ni­bi­li­té pour un déploie­ment à large échelle. Pour les petits navires flu­viaux, la pro­pul­sion élec­trique est inté­res­sante et déjà uti­li­sée. La capa­ci­té des bat­te­ries ne per­met cepen­dant pas d’a​li​men​ter de gros navires aujourd’​hui. Pour eux, les car­bu­rants à base d’hy​dro​gène d’o​ri​gine renou­ve­lable sont les plus adaptés.

Pour les petites à moyennes dis­tances, l’hy​dro​gène peut être direc­te­ment uti­li­sé dans une pile à com­bus­tible ou un moteur à com­bus­tion. Pour les longues dis­tances, la place néces­saire au sto­ckage de grandes quan­ti­tés d’hy​dro​gène est une limite. Les élec­tro-car­bu­rants (voir enca­dré) sont la meilleure alter­na­tive. Je pense par exemple au e‑méthanol ou au e‑ammoniac, pro­duits à par­tir d’hy​dro​gène d’o​ri​gine renou­ve­lable. Le poten­tiel de réduc­tion des émis­sions de GES à l’aide de ces solu­tions est esti­mé supé­rieur à 70 %, voire 100 % dans le cas de l’e‑am​mo​niac.

Les élec­tro-car­bu­rants 

Les e‑carburants dési­gnent l’en​semble des car­bu­rants à base d’hy​dro​gène, géné­ra­le­ment sous forme liquide pour les usages mari­times. Outre l’hy​dro​gène lui-même, les e‑carburants com­prennent l’e‑am​mo​niac, fabri­qué à par­tir d’hy​dro​gène et d’a​zote. Les car­bu­rants syn­thé­tiques, comme le e‑méthanol, le e‑méthane et l’e‑​die​sel, sont eux fabri­qués à l’aide de dihy­dro­gène (H2) et de dioxyde de car­bone (CO2). L’hy​dro​gène peut lui être pro­duit par élec­tro­lyse de l’eau, puis com­bi­né au CO2 dans un réac­teur ther­mo­ca­ta­ly­tique pour pro­duire le car­bu­rant. Le CO2 peut être cap­té dans l’at​mo​sphère, ou d’o​ri​gine bio­lo­gique par les déchets agri­coles et ména­gers. Leur empreinte car­bone peut être beau­coup moins inté­res­sante si le car­bone et l’hy​dro​gène sont d’o​ri​gine fos­sile : le bilan car­bone sur l’en​semble du cycle de vie devient alors supé­rieur aux car­bu­rants conventionnels.

La prin­ci­pale limite actuel­le­ment est leur prix. Tous les car­bu­rants à base d’hy​dro​gène renou­ve­lable sont très chers. L’e‑am​mo​niac, le moins cher d’entre eux, est envi­ron 4 fois plus cher que les biocarburants 4. Bien sûr, une adop­tion plus large per­met­tra de faire des éco­no­mies d’é​chelle. Mais leur prix res­te­ra inévi­ta­ble­ment plus éle­vé que celui des fiouls. 

Est-il déjà possible d’u​ti​li​ser les carburants de synthèse dans les navires marchands ?

La tech­no­lo­gie est mature, mais elle adresse plu­tôt le renou­vel­le­ment de la flotte mari­time : un desi­gn et des moteurs adap­tés aux e‑carburants sont néces­saires pour un fonc­tion­ne­ment effi­cace du navire. Envi­ron un tiers de la flotte euro­péenne est en fin de vie, la solu­tion est donc per­ti­nente. Les pre­miers moteurs uti­li­sant de l’am​mo​niac devraient être com­mer­cia­li­sés par la socié­té alle­mande MAN ES d’i​ci 2024. Wärt­silä, un autre fabri­cant, pré­pare éga­le­ment des moteurs à ammo­niac et métha­nol. Les chan­tiers navals asia­tiques ont annon­cé une pre­mière mise en ser­vice de porte-conte­neur à ammo­niac en 2025. 

La prin­ci­pale limite, der­rière le coût de ces e‑carburants, est le déploie­ment de toute la filière. Au Dane­mark et en Nor­vège, des pro­jets de pro­duc­tion et d’u​ti​li​sa​tion d’e‑​mé​tha​nol, d’hy​dro​gène et d’e‑am​mo​niac renou­ve­lables se mettent en place : le défi reste de pro­duire suf­fi­sam­ment d’hy​dro​gène renou­ve­lable. Les objec­tifs de l’U​nion euro­péenne viennent d’être revus à la hausse en rai­son de la crise en Ukraine, et visent désor­mais la pro­duc­tion de plus de 20 mil­lions de tonnes d’hy​dro​gène d’i​ci 2030. Il faut éga­le­ment déve­lop­per l’in​fra​struc​ture néces­saire à l’ap​pro​vi​sion​ne​ment des navires, d’au​tant que les pos­si­bi­li­tés de conver­sion sont limi­tées. Par exemple, l’am​mo​niac est toxique et cor­ro­sif, il impose la mise en place de sto­ckages dédiés. Cela ne s’ap​plique pas au e‑diesel, qui a l’a​van​tage de fonc­tion­ner avec les navires et l’in​fra​struc​ture exis­tante. Mais son coût extrê­me­ment éle­vé, bien supé­rieur à l’e‑am​mo​niac, risque de rendre pro­hi­bi­tive son uti­li­sa­tion à grande échelle.

La légis­la­tion favo­rise actuel­le­ment le déploie­ment d’in​fra​struc​tures pour le GNL : il nous paraît plus per­ti­nent d’en​cou​ra​ger le déploie­ment d’in​fra​struc​tures de ravi­taille­ment dédiées à l’hy​dro​gène et à l’am​mo​niac, et d’in​tro​duire des objec­tifs mini­ma d’u​ti​li​sa​tion des e‑carburants par les navires.

1Orga­ni­sa­tion mari­time inter­na­tio­nale, Fourth IMO GHG Stu­dy 2020, 2021.↑
2Trans­port & Envi­ron­ment, 2022, Fue­lEU Mari­time : T&E ana­ly­sis and recom­man­da­tions. How to drive the uptake of sus­tai­nable fuels in ship­ping↑
3 Trans­port & Envi­ron­ment, 2021, Decar­bo­ni­sing Euro­pean Ship­ping. Tech­no­lo­gi­cal, ope­ra­tio­nal and legis­la­tive road­map.↑
4T&E, based on cost assump­tions of Ricar­do EAE and UMAS-LR↑

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