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Les innovations « bas carbone » du fret maritime

« L’hydrogène d’origine renouvelable est la clé pour décarboner le transport maritime »

Anaïs Marechal, journaliste scientifique
Le 4 mai 2022 |
4 mins de lecture
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« L’hydrogène d’origine renouvelable est la clé pour décarboner le transport maritime »
Delphine Gozillon
Delphine Gozillon
shipping officer au sein de la fédération européenne Transport & 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’Organisation 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’ici 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’atmosphère. Le bilan car­bone est donc plus élevé sur le cycle de vie que les car­bu­rants con­ven­tion­nels 2.

Cer­tains grands arma­teurs, comme Maer­sk, s’orientent 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’hydrogène renou­ve­lable… Il est néces­saire d’imposer des con­traintes régle­men­taires sur l’origine des car­bu­rants. C’est un sujet en cours de dis­cus­sion au niveau européen, par les États mem­bres et le Par­lement européen.

L’origine renouvelable d’un carburant le rend-il toujours vertueux ?

Il faut prêter atten­tion à ce critère, mais aus­si aux con­flits d’usage. Par exem­ple, con­cer­nant les bio­car­bu­rants, leur pro­duc­tion ne doit pas ren­tr­er en com­péti­tion avec la pro­duc­tion ali­men­taire ni con­duire à des change­ments d’usage 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’aviation, auront besoin de bio­car­bu­rants de 2ème et 3ème généra­tion pour réus­sir leur décar­bon­a­tion. Nous avons estimé que la trans­for­ma­tion de l’ensemble des résidus agri­coles ne cou­vri­rait qu’un peu plus de 10 % des besoins de l’aviation en 2050. Nous ne pen­sons pas que l’utilisation 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’alimenter de gros navires aujourd’hui. Pour eux, les car­bu­rants à base d’hydrogène d’origine renou­ve­lable sont les plus adaptés.

Pour les petites à moyennes dis­tances, l’hydrogène 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’hydrogène 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’hydrogène d’origine 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‑ammoniac.

Les élec­tro-car­bu­rants 

Les e‑carburants désig­nent l’ensemble des car­bu­rants à base d’hydrogène, générale­ment sous forme liq­uide pour les usages mar­itimes. Out­re l’hydrogène lui-même, les e‑carburants com­pren­nent l’e‑ammoniac, fab­riqué à par­tir d’hydrogène et d’azote. Les car­bu­rants syn­thé­tiques, comme le e‑méthanol, le e‑méthane et l’e‑diesel, sont eux fab­riqués à l’aide de dihy­drogène (H2) et de dioxyde de car­bone (CO2). L’hydrogène 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’atmosphère, ou d’origine biologique par les déchets agri­coles et ménagers. Leur empreinte car­bone peut être beau­coup moins intéres­sante si le car­bone et l’hydrogène sont d’origine fos­sile : le bilan car­bone sur l’ensemble du cycle de vie devient alors supérieur aux car­bu­rants conventionnels.

La prin­ci­pale lim­ite actuelle­ment est leur prix. Tous les car­bu­rants à base d’hydrogène renou­ve­lable sont très chers. L’e‑ammoniac, 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’échelle. Mais leur prix restera inévitable­ment plus élevé que celui des fiouls. 

Est-il déjà possible d’utiliser 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’ammoniac devraient être com­mer­cial­isés par la société alle­mande MAN ES d’ici 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’utilisation d’e‑méthanol, d’hydrogène et d’e‑ammoniac renou­ve­lables se met­tent en place : le défi reste de pro­duire suff­isam­ment d’hydrogène renou­ve­lable. Les objec­tifs de l’Union 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’hydrogène d’ici 2030. Il faut égale­ment dévelop­per l’infrastructure néces­saire à l’approvisionnement des navires, d’autant que les pos­si­bil­ités de con­ver­sion sont lim­itées. Par exem­ple, l’ammoniac est tox­ique et cor­rosif, il impose la mise en place de stock­ages dédiés. Cela ne s’applique pas au e‑diesel, qui a l’avantage de fonc­tion­ner avec les navires et l’infrastructure exis­tante. Mais son coût extrême­ment élevé, bien supérieur à l’e‑ammoniac, risque de ren­dre pro­hib­i­tive son util­i­sa­tion à grande échelle.

La lég­is­la­tion favorise actuelle­ment le déploiement d’infrastructures pour le GNL : il nous paraît plus per­ti­nent d’encourager le déploiement d’infrastructures de rav­i­taille­ment dédiées à l’hydrogène et à l’ammoniac, et d’introduire des objec­tifs min­i­ma d’utilisation 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