De nombreuses technologies existent déjà pour convertir la biomasse, le CO₂ et les plastiques recyclés en produits issus actuellement des raffineries fossiles, mais elles doivent être déployées à grande échelle.
Les raffineries fournissent également la matière première pour tous les produits chimiques, les plastiques, caoutchoucs, peintures, solvants, cires, lubrifiants, l’asphalte, comme liant pour les graviers routiers, le coke de pétrole qui est aujourd’hui la seule voie de réduction de l’alumine en aluminium.
100 millions de barils sont traités chaque jour dans 825 raffineries à travers le monde, soit l'équivalent d'environ 11 millions de tonnes par jour (équivalent au traitement de la masse de 1 000 tours Eiffel chaque jour). La plus grande raffinerie se trouve au Venezuela, avec une capacité de 955 000 barils par jour.
Les émissions de CO₂ et autres gaz à effet de serre, ainsi que les rejets dans l'eau et les sols, sont liés à :
• Scopes 1 et 2 : besoins énergétiques des différents procédés de raffinage,
• Scope 3 : phases d'exploration et de production de pétrole et de gaz bruts fossiles, ainsi que le carbone incorporé libéré en fin de vie des produits hors de la raffinerie (combustion/incinération).
Le raffinage de 240 000 barils par jour produit environ 60 TWh/an d'énergie contenue dans les hydrocarbures et émet en moyenne :
• Scope 1 : (émissions des raffineries) : 1,8 million de tonnes de CO₂ par an.
• Scope 2 :(production d'électricité) : 0,2 million de tonnes de CO₂ par an.
• Scope 3 (chaîne d'approvisionnement en pétrole et en gaz et fin de vie des hydrocarbures) : 32 millions de tonnes de CO₂ par an.
Aujourd'hui, le pétrole brut et le gaz servent non seulement de sources d'énergie pour le raffinage, mais aussi de matière première pour le carbone de tous les produits sortant des raffineries.
Le monde ne peut pas se décarboner, mais doit se défossiliser : remplacer les combustibles fossiles et le carbone fossile par des combustibles et du carbone renouvelables. De nombreuses technologies existent déjà pour convertir la biomasse, le CO₂ et les plastiques recyclés en produits issus actuellement des raffineries fossiles, mais elles doivent être déployées à grande échelle.
Selon Vogt et Weckhuysen (2024), les raffineries devraient connaître d'ici 2050 des changements importants par rapport à 2020.
Le remplacement du pétrole brut par la biomasse, le CO₂ et les plastiques recyclés nécessitera une énorme quantité d'énergie renouvelable, selon les estimations de Vogt et Weckhuysen. Cela nécessitera la production d'énergie renouvelable sur une superficie d'environ 800 km² pour les besoins de la raffinerie. Le déploiement des énergies renouvelables à cette échelle implique l'utilisation de nombreux matériaux et métaux tels que le silicium, l'argent pour le photovoltaïque, l'acier, les terres rares pour l'éolien. L'extraction et le raffinage de ces matériaux et métaux doivent également être réalisés de manière durable.
Un deuxième défi lié aux futures raffineries à base de carbone renouvelable est l'accès au CO₂, à la biomasse et aux plastiques durables. Chacune de ces trois sources de carbone renouvelables présente des opportunités majeures, mais aussi des défis considérables, comme l'illustre le tableau ci-dessous. Il est peu probable qu'aucune d'entre elles suffise à couvrir tous nos besoins en carbone renouvelable, mais le pourcentage varie selon les secteurs et les études.
Opportunités
• La raffinerie sans énergie fossile du futur permettra de répondre durablement à nos besoins futurs en matières et en énergie : produits chimiques, plastiques, carburants d’aviation durables, lubrifiants, etc.
• À l’avenir, les raffineries seront plus petites que celles d’aujourd’hui, principalement en raison de l’électrification massive, notamment pour la mobilité individuelle et la production de chaleur industrielle.
• L’intégration progressive de matières premières renouvelables est techniquement réalisable. L’intégration énergétique des différents procédés peut offrir la possibilité d’accroître l’efficacité de la conversion et d’utiliser la chaleur résiduelle.
• La valorisation des déchets réduira la quantité de déchets envoyés en décharge et incinérateurs.
• Intégration à l’économie circulaire : Utiliser le CO₂ biogénique issu de déchets non recyclables réduit la dépendance de l’industrie chimique aux matières premières fossiles en exploitant les ressources existantes et en créant des systèmes en circuit fermé.
• Réduction des émissions de GES.
Défis
• La concurrence pour le carbone renouvelable sera intense, non seulement pour les raffineries du futur, mais aussi pour les applications énergétiques telles que le stockage saisonnier, le transport longue distance et le chauffage à haute température, pour lesquels des hydrocarbures durables seront également nécessaires.
• Le recyclage des déchets plastiques reste un défi à déployer à grande échelle, les taux de collecte et de valorisation étant aujourd'hui très faibles (environ 10 %).
• Les infrastructures actuelle du pétrole brut ne peuvent être utilisée pour la chaîne d'approvisionnement des trois matières premières durables pour le carbone.
• Conformité réglementaire : s'attaquer aux obstacles politiques et s'aligner sur les cadres juridiques pour le captage du carbone, les matériaux biosourcés et la production d'hydrogène renouvelable.
• La coordination de la chaîne d'approvisionnement nécessitera un engagement efficace des parties prenantes.
• La viabilité économique est dépendante des subventions. Il faudra obtenir les soutiens financiers et les autorisations gouvernementales nécessaires.
• Défis liés à la grande surface nécessaire à la production d'électricité renouvelable ainsi qu'au captage direct dans l'air (DAC) du CO2 atmosphérique.
• Impact environnemental de la chaîne d'approvisionnement des matériaux lié au déploiement massif d'énergies renouvelables, par exemple métaux, acier, ciment, verre…
L'impact du déploiement massif des énergies renouvelables sur la chaîne d'approvisionnement en matériaux, notamment l'extraction de métaux, et ses impacts sociaux, doivent être mieux compris. L'acceptabilité sociale des nouvelles mines, raffineries et installations de recyclage sera cruciale. La concurrence entre alimentation et biomasse pour l'accès aux terrains doit être limitée.
La croissance économique associée devrait créer des milliers d'emplois dans la bioéconomie.
Les études d'analyse du cycle de vie de toutes les chaînes d'approvisionnement en carbone renouvelable sont essentielles pour comprendre leur véritable impact environnemental (par exemple, les émissions liées à la croissance de la biomasse dans les sols et l'eau, les besoins énergétiques et les émissions liés au recyclage du plastique, ainsi que les besoins en surface et en énergie pour le DAC).
Pour en savoir plus sur les raffineries du futur, téléchargez le Rapport 2025 d'ENGIE sur les Technologies Emergentes Durables.
> Télécharger le Rapport 2025 sur les Technologies Emergentes Durables (en anglais) <
