Comment gérer les émissions de gaz à effet de serre en industrie ?

Émissions de gaz à effet de serre : définition

Définition des émissions de gaz à effet de serre, résumé et explication du procédé

Le gaz à effet de serre est un élément gazeux qui peut se trouver naturellement dans l’atmosphère, par exemple comme la vapeur d’eau ou le dioxyde de carbone CO2.

Les gaz à effet de serre ont le rôle d’être une couverture sur la Terre en retenant les rayonnements du soleil. Ils ont donc une fonction essentielle : ils régulent le climat en stabilisant la température et permettent ainsi à la Terre d’être une planète habitable. Il s’agit de l’effet de serre.

Or, les gaz à effet de serre peuvent être de nature anthropique, c’est-à-dire à l’origine de l’activité humaine. On pourra citer les gaz à effet de serre suivants : 

• Dioxyde de carbone (CO2);
• Méthane (CH4);
• L’oxyde nitreux ou protoxyde d’azote (N2O);
• Hexafluore de soufre (SF6);
• Hydrofluorocarbure (HFC);
• Perfluorocarbure (PFC);

Depuis le XIXème siècle, la concentration de gaz à effet de serre dans l'atmosphère ne cesse d’augmenter en raison des activités humaines, depuis l’ère de l’industrialisation.

Sources principales des GES en industrie

La plupart des activités humaines sont à l’origine d’émissions de gaz à effet de serre. Par exemple, la combustion d’énergie fossiles génère des GES, mais également l’élevage intensif, les engrais, le transport, les logements ou encore la climatisation.

Dans l’industrie précisément, les GES sont liées à la combustion d’énergies fossiles ou à l’utilisation de procédés industriels variés. Ainsi, on pourra citer les principaux GES suivants :

• Le dioxyde de carbone : c’est probablement le gaz le plus connu et le premier cité lorsque l’on parle du réchauffement climatique dû à une trop grande émission de CO2 dans l’atmosphère. Les émissions de CO2 existent lorsqu’il y a la consommation de combustibles fossiles comme le charbon, le pétrole ou le gaz naturel. Certains procédés industriels sont aussi réputés pour leurs fortes émissions de CO2 comme la production de ciment, la sidérurgie ou la chimie.
• Le méthane est un autre gaz répandu de par les activités humaines. Il s’agit d’un gaz qui s’échappe lorsqu’il y a extraction de pétrole ou de gaz naturel. On retrouve également le méthane dans les décharges car la décomposition anaérobie de déchets organiques produit ce gaz.
• Le protoxyde d’azote (N2O) est le gaz fruit de l’utilisation des engrais dans l’agriculture. Il est aussi émis par des industries pour produire de l’acide nitrique;
• Enfin, les gaz fluorés sont les gaz qui s’échappent des industries de l’électronique. La plupart des dispositifs électroniques utilisent des gaz fluorés comme les hexa fluorures de soufre et d’azote. De même, on peut utiliser ces gaz dans des systèmes de climatisation ou de réfrigération.

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Impact environnemental des GES et conséquences du réchauffement climatique

L’émission de gaz à effet de serre a une conséquence majeure : il provoque un déséquilibre de l’effet de serre naturel. En effet, la combustion et l’utilisation des énergies fossiles provoquent une augmentation de la concentration des gaz à effet de serre dans l’atmosphère. Cela a pour conséquence le réchauffement de la planète.

À ce jour, on considère que le dioxyde de carbone est le responsable de la plupart des émissions mondiales de gaz à effet de serre (environ les deux tiers). Ce gaz a la particularité de rester longtemps dans l’atmosphère. Une émission aujourd’hui aura des conséquences pendant des dizaines d’années.

In fine, les conséquences de ces émissions de GES sont nombreuses, elles entraînent le réchauffement climatique, qui entraîne lui-même : 

• L’élévation du niveau de la mer avec la fonte des glaciers et des calottes glaciaires;
• La modification du climat et des modèles météorologiques : les émissions de GES perturbent les modèles climatiques avec la présence de plus de phénomènes de sécheresse, d’inondations ou de tempêtes;
• Des conséquences pour la biodiversité, les écosystèmes ou encore la santé humaine : des populations sont obligées de se déplacer car leur habitat naturel est menacé. De même, la santé humaine est menacée par la pollution atmosphérique et les épisodes météorologiques difficiles comme les sécheresses intenses.

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Émissions de gaz à effet de serre : stratégies de réduction

Amélioration de l'efficacité énergétique de l'industrie

Pour réduire les émissions de gaz à effet de serre qu’émet une industrie, une entreprise a plusieurs possibilités. Les entreprises sont d’ailleurs soumises à la sobriété énergétique dans le cadre de la lutte contre les émissions de CO2.

Par exemple, la loi de transition énergétique pour la croissance verte de 2015 impose une réduction des émissions de GES de -40% en 2030 par rapport à 1990. Elle impose également une réduction de 50% de la consommation énergétique d’ici 2050.

Pour ce faire, une entreprise peut commencer par réaliser ce qu’on nomme un audit énergétique. Le rôle de cet audit est de déterminer des pistes d’amélioration des procédés industriels afin d’alléger de 10 à 25% la facture énergétique globale pour viser l’efficacité énergétique.

L’efficacité énergétique, en tant que tel, cherche à améliorer les équipements et les bâtiments pour optimiser leurs performances afin de réduire la consommation énergétique des industries. 

Ainsi, l’audit peut permettre de mettre en avant des actions de performance énergétique à réaliser comme :

• Une meilleure isolation de bâtiments industriels grâce à la rénovation énergétique;
• L’installation de dispositif de récupération de la chaleur fatale qui est émise au cours des procédés de fabrication;
• L’amélioration des équipements de l’entreprise (pose de ventilation, production d’air comprimé, etc);
• La sensibilisation des salariés aux gestes d’économie d’énergie pour limiter le gaspillage énergétique…

Utilisation d'énergies renouvelables

Une solution pour réduire les émissions de gaz à effet de serre est celle de remplacer les combustibles fossiles en utilisant les énergies renouvelables. 

Ainsi, on peut se tourner vers l’énergie solaire en installant des panneaux solaires sur les toits des bâtiments industriels. Ils permettront de générer de l’énergie solaire qui n’émet donc pas de GES.

On peut aussi opter pour l’énergie du vent avec l’installation de parcs éoliens industriels pour exploiter cette énergie renouvelable.

Il est aussi possible de se servir de la biomasse, notamment des déchets agricoles ou des déchets industriels organiques pour générer de la chaleur, de l’électricité ou du biogaz.

Enfin, pour chauffer les bâtiments industriels, on peut également avoir recours à l’énergie géothermique, c’est-à-dire exploiter la chaleur de la Terre pour produire de l’électricité ou pour le chauffage industriel. 

L’hydrogène comme alternative énergétique

L’hydrogène est un vecteur énergétique puissant qui peut permettre de réduire les émissions de gaz à effet de serre de l’industrie. En effet, l’hydrogène a deux utilisations principales dans l’industrie à ce jour :

• C’est un ingrédient de base pour la production d’ammoniac pour créer des engrais ou du méthanol;
• Il peut être employé comme réactif dans les procédés de raffinage des produits pétroliers ou les carburants.

Mais il est possible d’imaginer de nombreux autres usages pour ce vecteur énergétique. Par exemple, en alimentant les unités industrielles avec l’hydrogène ou pour réduire l’empreinte carbone de la fabrication de fer en remplaçant l’utilisation du charbon par l’hydrogène décarboné. Enfin, l’hydrogène apparaît aussi comme une solution pour décarboner le transport industriel.

Grâce au déploiement de l’hydrogène renouvelable, ou hydrogène vert, on pourra fabriquer cette source d’énergie à partir d’électricité renouvelable et du phénomène d’électrolyse de l’eau. L’hydrogène vert a un très faible impact carbone par rapport aux énergies fossiles.

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Émissions de GES : les technologies innovantes

Capture et stockage du carbone (CSC) 

La capture et le stockage du carbone (CSC) est une technologie pensée pour réduire les émissions de dioxyde de carbone de l’industrie. 

Cette technologie s’appuie sur la capture du dioxyde de carbone émis lors de la combustion fossile au niveau des cheminées des industries. La capture du carbone intervient juste après l’émission de CO2 afin de le retenir et de le stocker.

À ce jour, il existe plusieurs solutions de capture du CO2 : 

• Post-combustion : il s’agit d’extraire le CO2 des gaz de combustion à partir de solvants ou d’amines;
• Pré-combustion : ici on transforme les combustibles fossiles en gaz de synthèse contenant du CO2 avant la combustion;
• Oxycombustion : le combustible fossile est brûlé avec de l’oxygène pour créer un gaz plus riche en CO2 et donc plus facile à capturer.

Les gaz sont ensuite capturés et stockés dans les sols. Ils ne s’ajoutent donc pas aux gaz déjà présents dans l’atmosphère.

Aujourd’hui cette technologie de pointe est principalement utilisée dans des centrales électriques qui utilisent des combustibles fossiles (centrales charbon ou centrales gaz naturel). 

D’autres technologies sont actuellement en cours de déploiement comme la photosynthèse artificielle. Il s’agit de reproduire le processus de capture de la lumière solaire par les plantes qui les transforme ensuite en énergie chimique. Cette technologie pourrait alors capter le CO2 pour l’utiliser dans des processus divers.

Nouvelles technologies émergentes et recherche sur la réduction des GES 

Les avancées scientifiques offrent de belles perspectives pour réduire les émissions de gaz de l’industrie. Ces recherches sont essentielles pour avancer et pour enrayer le réchauffement climatique.

On pourra citer quelques nouvelles technologies prometteuses comme la capture directe du dioxyde de carbone (DAC) qui consiste à extraire le CO2 de l’atmosphère à partir de l’adsorption chimique.

De même, le stockage de carbone dans les sols permet de réduire les émissions de CO2 grâce à l’agroforesterie ou la gestion durable des terres (compensation carbone).

Enfin, on peut aussi citer la bioénergie avec capture et stockage du carbone qui s’apparente à la production d’énergie à partir de la biomasse grâce à la capture et au stockage du CO2.

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