La réussite de la transition énergétique repose sur l'interaction de diverses technologies.
Il existe deux raisons principales pour lesquelles il est difficile de réduire les émissions industrielles :
Dans le futur, de nouvelles technologies d'électrification de la chaleur à haute température pourraient permettre de rendre l'utilisation industrielle de l'énergie entièrement électrique. Cela nécessite des investissements importants dans la production d'électricité renouvelable et les infrastructures de réseau.
Même si l'électrification était réalisée, les molécules resteront essentielles en tant que matières premières et agents réducteurs. Les technologies moléculaires et électroniques seront nécessaires pour progresser vers la neutralité carbone, tandis que l'IA et les technologies numériques pourront contribuer à déployer ces innovations plus efficacement et accélérer encore la transition énergétique.
Les secteurs chimique et pétrochimique dépendent actuellement du pétrole et du gaz comme matières premières pour la production de carburants, de produits chimiques et de matériaux. Ce qui met en lumière la nécessité de défossiliser plutôt que de décarboner. Le carbone et l'hydrogène sont tous deux des éléments essentiels des applications de la chimie organique (et donc aussi des sciences de la vie ou de l'industrie pharmaceutique), ce qui rend impossible l'élimination totale de leur utilisation dans la production de produits chimiques et de matériaux.
Il existe des technologies permettant de convertir ces matières premières, soit par voie biologique, soit en utilisant l’électricité pour générer du plasma, en éléments constitutifs fondamentaux pour les produits chimiques, les matériaux et les produits pharmaceutiques.
L'utilisation d'électricité renouvelable et de CO2 biogénique/atmosphérique permet de créer des carburants, des produits chimiques, des matériaux et des produits pharmaceutiques neutres en carbone.
Nous pouvons utiliser l'électricité pour produire de la chaleur ou générer des micro-ondes pour convertir des matières premières comme les molécules de carbone ou le minerai de fer en produits chimiques, matériaux et acier.
Si les nouvelles pompes à chaleur ne peuvent pas fournir de chaleur supérieure à 200 °C (et nous ne prévoyons pas de changement dans cette situation au cours des prochaines décennies), elles conviennent à des industries comme l'agroalimentaire, le textile et le papier. L'un des principaux problèmes des pompes à chaleur actuelles est le potentiel de réchauffement climatique élevé des réfrigérants utilisés.
Les pompes à chaleur élastocaloriques offrent un rendement supérieur et évitent les réfrigérants nocifs. De plus, de nouvelles technologies utilisent l'électricité renouvelable pour atteindre des températures très élevées, jusqu'à 1 000 °C, températures traditionnellement atteintes par des sources d'énergie moléculaire pour les industries « lourdes » telles que la chimie, le ciment, le verre, l'acier, etc.
Les technologies numériques peuvent contribuer à la défossilisation des industries. Un jumeau numérique couplé à l'IA associe simulations numériques et observations concrètes pour une compréhension globale des performances des procédés industriels. Cette approche permet d'identifier les potentiels d'amélioration de l'efficacité et offre des fonctionnalités telles que la surveillance d'état et la maintenance prédictive.
En combinant l'expertise humaine et les systèmes numériques basés sur l’IA, il est possible de prendre des décisions plus éclairées et plus précises qu'avec seulement l'une ou l'autre méthode. L'objectif est d'améliorer l'efficacité opérationnelle et de réduire les temps d'arrêt des procédés industriels.
La réussite de la transition énergétique repose sur l'interaction de diverses technologies. L'avenir impliquera un portefeuille de systèmes et de technologies interconnectés.
Nous vivons dans un monde multipolaire marqué par une forte incertitude géopolitique, des confrontations et des conflits. La régionalisation des chaînes d'approvisionnement, la présence d'une masse critique de capacités de production nationales et le maintien d'une base industrielle solide et dynamique sont essentiels pour relever les défis actuels. Les choix et les innovations technologiques renforçant la base industrielle d'une nation ou d'un continent seront influencés par ces conflits et situations de tensions.
Le chemin à parcourir est complexe et gourmand en ressources, exigeant une collaboration qui aille au-delà d'une seule entreprise, d'un seul secteur, d'un seul pays, voire d'un seul continent, pour apporter des solutions efficaces.
Une action mondiale sera nécessaire pour abattre les barrières entre les disciplines, les groupes sociaux, les secteurs économiques et les continents. Notre plus grande ambition est d'inciter chacun à prendre part à cette transition, car nous ne pourrons pas imputer l'échec de nos ambitions climatiques à l'absence de technologies durables.
Jan Mertens, Chief Science Officer ENGIE, Professor at Ghent University
Télécharger le Rapport 2025 sur les Technologies Emergentes Durables (en anglais)
