Une réflexion et des actions plus larges sont nécessaires pour résoudre les problèmes environnementaux liés aux produits en plastique.
Une usine traditionnelle de vapocraquage comprend un four qui brûle un mélange de méthane et d'hydrogène pour atteindre une température supérieure à 800°C. Ce processus de chauffe est très énergivore et sert à initier les réactions de craquage. Il représente la plus grande source d'émissions de gaz à effet de serre de l'usine et représente une part importante des émissions de l'ensemble de l'industrie pétrochimique.
Le vapocraquage est responsable de plus de 260 millions de tonnes d'émissions de CO2 par an à l'échelle mondiale.
Des initiatives sont en cours pour développer des alternatives plus durables. L'électrification du four est l'une de ces solutions.
Theofanidis et al.[1] identifient quatre technologies de chauffage clés pour les vapocraqueurs alimentés à l'électricité :
Remplacer les fours traditionnels par des fours électriques est l'une des possibilités pour rendre cette industrie plus écologique.
Ce type d'électrification ne nécessite pas la construction d'un nouveau four, mais plutôt l'adaptation des fours existants, soit en appliquant du courant à la paroi du four (chauffage indirect), soit en appliquant du courant aux bobines du four (chauffage direct).
Électrification des fours existants : Chauffage indirect et direct. adapté de © BASF SE
Une première démonstration a été réalisée à l'aide de ces deux techniques, illustrée dans la figure ci-dessus. L'usine pilote, située à Ludwigshafen, en Allemagne, est dirigée par BASF.
Ce projet pilote mettra en lumière les principaux défis liés à ces techniques d'électrification, mais on peut d'ores et déjà souligner que, comme pour les fours traditionnels, les dépôts de coke sur la paroi du four ou sur la bobine poseront des difficultés en raison des profils de température inégaux dans le four. Un autre défi lié à l'électrification du four est l'approvisionnement en électricité renouvelable, très fluctuante mais qui doit alimenter un processus particulièrement rigide, nécessitant une source d'énergie.
Coolbrook a créé un réacteur électrique destiné à remplacer les fours de craquage de l'industrie pétrochimique alimentés par des combustibles fossiles. Plutôt que de chauffer indirectement le mélange de matières premières comme c'est le cas dans les fours traditionnels, le réacteur RotoDynamic (RDR) accélère le mélange à des vitesses supersoniques. Le mélange subit ensuite une décélération rapide pour générer rapidement et efficacement de la chaleur dans la zone de réaction. L'énergie utilisée pour le RDR est d'origine mécanique à partir d'un moteur électrique.
Par rapport à un four où la chaleur est fournie par des brûleurs sur la paroi du réacteur, le chauffage du gaz devient ici volumétrique par nature, par opposition au chauffage de surface. Il est donc intrinsèquement plus rapide et sans gradients de température préjudiciables dans le gaz traité.
La technologie Coolbrook peut être étendue à de nombreuses autres industries. Le RDR s'applique au processus de vapocraquage, selon lequel un craquage a lieu dans le réacteur, mais le principe de fonctionnement peut être étendu à toute industrie nécessitant une chaleur à haute température. C'est le cas pour des industries telles que le fer, l'acier, le ciment, les produits chimiques et bien d'autres.
Cette technologie présente de nombreux avantages, notamment la réduction de l'utilisation de combustibles fossiles et l'absence d'émissions de CO2. Elle permet également un meilleur rendement, des fours plus petits et une consommation énergétique réduite. Les seuls inconvénients sont la disponibilité des énergies renouvelables et la nécessité de nouvelles infrastructures.
Le vapocraquage est le procédé le plus énergivore de l'industrie des procédés chimiques et l'un des procédés les plus polluants de l'industrie chimique. La défossilisation de ce processus est donc une priorité.
Dans une étude, Mynko et al.[2] ont utilisé l'analyse de cycle de vie (ACV) pour comparer des technologies prometteuses, dont un four de craquage à faibles émissions avec une section de séparation électrifiée et un réacteur roto-dynamique (RDR). Ils ont souligné que l'intensité en carbone du mix électrique est un facteur crucial pour déterminer l'efficacité de ces technologies.
D'un point de vue environnemental, l'électrification n'est bénéfique que si l'on utilise de l'électricité à faible teneur en carbone, qui doit donc être disponible. Par rapport à la combustion traditionnelle, le RDR réduit de 26,8 % l'impact des produits de craquage sur le changement climatique (à l’entrée de l’usine) et semble donner le meilleur résultat parmi les technologies testées dans cette étude (c'est-à-dire un four de craquage à vapeur à faibles émissions, un réacteur roto-dynamique (RDR) à entraînement électrique et un four alimenté à l'hydrogène bleu). En outre, plusieurs catégories d'impacts environnementaux ont été examinées, ce qui a permis d'élargir le champ d'action au-delà du seul changement climatique et de faciliter l'identification des compromis potentiels au sein de chaque catégorie.
Une autre étude ACV a comparé différents scénarios d'électrification du vapocraquage et mis en évidence les avantages de l'utilisation de sources d'énergie renouvelable (c'est-à-dire l'hydroélectricité, l'énergie solaire et l'énergie éolienne) pour réduire les émissions de CO2 .
En 2021, les déchets plastiques représentaient 16 millions de tonnes dans l'UE. Ce chiffre est en constante augmentation. 3,4 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre proviennent des matières plastiques, principalement au cours de leur production et de leur transformation à partir de combustibles fossiles. En outre, les effets négatifs des déchets plastiques sur les écosystèmes et la santé humaine sont largement documentés.
Le craquage électrique est une technologie prometteuse pour réduire les émissions de l'industrie chimique. Néanmoins, cette technologie ne résout pas le problème de l'augmentation des déchets plastiques et ne permet pas de sortir durablement d'une société du déchet.
Les produits issus du vapocraquage, notamment l'éthylène, sont des composants essentiels pour l'industrie des polymères, dont on sait qu'elle contribue fortement à l'impact sur l'environnement. Une réflexion et des actions plus larges sont nécessaires pour résoudre les problèmes environnementaux liés aux produits en plastique.
[1] : Theofanidis SA et al (2025) An electricity-powered future for mixed plastic waste chemical recycling. Waste Management;193:155–70 DOI :10.1016/j.wasman.2024.12.003..
[2] : Mynko O et al (2023) Electrification of steam cracking as a pathway to reduce the impact of the petrochemical industry on climate change. Journal of Cleaner Production;427:139208 DOI :10.1016/j.jclepro.2023.139208.
Plus d’informations, exemples et cas d’usage dans le rapport 2025 d’ENGIE sur les Technologies Emergentes Durables.
> Download the 2025 report on Sustainable Emerging Technologies <
Source : Rapport 2025 sur les Technologies Emergentes Durables par ENGIE R&I
Crédit photo : Georg Buzin Wikimedia Commons
