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Mobilité durable 10/08/2020

Vers des croisières plus propres

Afin de répondre aux nouvelles exigences environnementales qui lui sont imposées, l’industrie maritime peut compter, à court et moyen termes, sur de nouveaux carburants.

Le transport maritime a largement entamé sa transition vers le zéro carbone.

2018 : l’AidaNova est mis en service par la compagnie Aida Cruises.

Ce navire, construit par les chantiers Meyer Werft, était inédit : il s’agissait du premier paquebot de croisière fonctionnant au gaz naturel liquéfié (GNL). Cet exemple illustre l’engagement de l’industrie maritime vers une diminution de son empreinte écologique. Le chemin sera long, mais la tendance est irrémédiable…

Historiquement, le transport maritime utilise des fiouls lourds pour sa propulsion. Issus des fractions lourdes de la distillation du pétrole brut, ces carburants renferment les résidus les plus polluants, et notamment des composés soufrés. Leur combustion libère du CO2, des oxydes de soufre (SOx) ainsi que des oxydes d’azote (NOx) et des particules fines. Le transport maritime serait responsable d’un peu moins de 3 % des émissions globales de CO2 en 2018, soit l’équivalent des émissions de l’Allemagne. L’Organisation maritime internationale a décidé de réagir et a fixé des objectifs ambitieux de réduction des émissions de gaz à effet de serre (50 % d’ici à 2050 par rapport à 2008) et impose depuis 2015 une diminution progressive du taux maximal de soufre autorisé (de 3,5 % en 2015 à 0,5 % en 2020) dans les soutes de quelque 50 000 navires en circulation et dans toutes les mers du globe. Dans les zones à émissions contrôlées (dites SECA pour Sulfur emissions controlled area) qui comprennent les côtes nord-américaines et les mers d’Europe du Nord, la limite est encore plus restrictive avec un taux maximal de souffre de 0,1 %, appliqué dès 2015.

Pour répondre à ce défi, différentes solutions s’offrent aux armateurs. La première consiste à remplacer les fiouls lourds par du gasoil marin ou des fiouls bas soufre, moyennant des modifications mineures des moteurs. Toutefois, les surcoûts opérationnels (les carburants de substitution sont sensiblement plus chers) de cette option sont importants et la question clé sur ce nouveau produit reste sa disponibilité et son prix qui va croître sous l’effet d’une demande plus importante. Dans un premier temps, ce sera par défaut la solution la plus massivement adoptée, car elle ne requiert pas d’investissement important.


 D'autres solutions

Une autre piste est de rendre plus propre l’utilisation des fiouls lourds en mettant en place de nouveaux systèmes de récupération et de nettoyage des fumées. Cependant, cette solution n’est pas forcément adaptée à tous les navires et surtout, elle ne traite qu’une partie du problème en éliminant le soufre sans enlever les NOx et les autres polluants. Cette solution offre le meilleur retour sur investissement, mais elle n’est pas sans risque sur la durée, car elle soulève la question du traitement des déchets soufrés. En outre, son bilan carbone est mitigé. En effet, le fonctionnement des dispositifs installés (des absorbeurs-neutralisateurs) augmente la consommation du navire et donc ses émissions de gaz à effet de serre. Au 1er mai 2019, moins de 2 400 navires étaient concernés.

Dernière option, le changement complet de carburant. Il implique le plus souvent d’investir dans un nouveau navire, pour les armateurs ayant une stratégie à long terme. Les fiouls lourds sont alors remplacés par du GNL, voire, nous y reviendrons, par du bio-GNL ou de l’hydrogène. Aujourd’hui, le GNL est le plus largement utilisé, l’AIDAnova en témoigne. En effet le GNL répond à l’ensemble des exigences  environnementales puisqu’il supprime les émissions de soufre et de particules fines, réduit de 80 % celles de NOx et de 20 % celles de CO2. Il est par ailleurs disponible en grandes quantités et les motorisations GNL pour des navires de différents tonnages sont disponibles.

Son développement reste néanmoins limité, car la chaîne logistique de distribution du produit n’est pas encore adaptée à cet usage. Le retour sur investissement est aussi plus long. Avec moins de 400 navires fonctionnant au GNL en service ou en commande, le marché est encore une niche, mais certaines études annoncent un potentiel de 35 millions de tonnes par an pour le GNL à l’horizon 2035, soit approximativement 10 % de part de marché. En 2017, ENGIE a lancé conjointement avec Mitsubishi, NYK line et Fluxys, l’armement du navire avitailleur Engie Zeebrugge . Avec une capacité en GNL de 5 000 mètres cubes, il peut alimenter en carburant tout type de navire opérant en Europe du Nord à partir du port de Zeebruges, ce qu’il fera à partir de 2020, sous la marque Gas4Sea.




Mieux que le GNL

Pour répondre à ce nouveau marché, ENGIE a lancé des programmes de recherche ambitieux sur la production et l’utilisation des gaz verts pour le transport maritime. L’un d’eux répond au comportement thermodynamique complètement différent du GNL par rapport aux autres carburants. Le GNL est un liquide cryogénique dont la composition chimique évolue à mesure qu’il s’évapore en gaz naturel, celui qui est brûlé par les moteurs. Ces changements au cours du voyage se traduisent par l’évolution de paramètres primordiaux pour le fonctionnement des moteurs, dont l’indice de méthane (cet indice, lié à la composition du gaz, rend compte de la qualité de sa combustion). On pourrait installer un chromatographe pour suivre en continu la composition du GNL, mais l’appareil est cher. On peut désormais faire autrement : ENGIE Lab CRIGEN a développé Smart Gauge, un algorithme calculant la composition du GNL dans les soutes du navire tout le long du trajet à partir de la pression et de la température mesurées en temps réel et de la composition initiale.

Malgré son faible impact environnemental, le GNL ne permet pas d’éliminer complètement les émissions de CO2 et de NOx. Deux nouveaux carburants pourraient y remédier. Le premier est le bio-GNL (ou biométhane liquide). Il permet de réduire les émissions de CO2 de 90 % par rapport aux fiouls lourds et ne nécessite aucun investissement supplémentaire pour un navire fonctionnant au GNL. Le développement du bio- GNL reste toutefois limité à cause de son coût de production. Fort de son expertise dans le GNL depuis plus de soixante ans, ENGIE Lab CRIGEN a lancé un programme de recherche visant à réduire de 40 % le coût de liquéfaction du biogaz par des procédés innovants. En 2020, des tests seront réalisés sur le site du CRIGEN à Stains puis sur le terminal méthanier de Montoir-de- Bretagne pour valider le fonctionnement de la nouvelle technologie. L’objectif en 2021 est de pouvoir installer la solution chez un partenaire ENGIE. Le bio-GNL pourrait remplacer le GNL à l’horizon 2030.

À plus long terme, l’hydrogène liquide serait un carburant adapté à la mobilité maritime. De fait, à condition qu’il soit produit de façon renouvelable, son utilisation n’émet aucun gaz à effet de serre, ni NOx, SOx ou particules. Les solutions actuelles pour produire, stocker et transporter de l’hydrogène liquide restent limitées. ENGIE a lancé un programme de recherche pour diviser par deux les coûts de production et de transport de ce liquide en développant de nouveaux procédés de liquéfaction. Des projets sont également en cours en Amérique du Sud pour proposer à des industriels des solutions de transport maritime à base d’hydrogène. Contredisant sa réputation de secteur plutôt conservateur, le transport maritime a largement entamé sa transition vers le zéro carbone. Plusieurs solutions sont disponibles, et ENGIE accompagne les acteurs de cette filière pour réduire l’empreinte environnementale.

Un jour, la croisière s’amusera avec bonne conscience.


Auteurs
Frédéric Legrand et Gabrielle Menard, ENGIE Lab CRIGEN

Cet article a été initialement publié dans un Cahier Spécial de la Recherche. 

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