Les enjeux de société liés à l’amélioration de la sécurité sanitaire et environnementale conduit les acteurs, notamment gouvernementaux, à dépasser la préoccupation traditionnelle de diminution des rejets consécutifs à l’activité industrielle. En effet, le respect des réglementations de plus en plus contraignantes doit être couplé aux enjeux économiques et énergétiques et imposent la mise en place de nouvelles technologies et stratégies de traitement de ces rejets.

De plus, le renforcement de la législation européenne sur les substances chimiques et leur utilisation dans et par l’industrie, Reach, n’autorise les plus dangereux non substituables qu’à condition de maîtriser les risques à toutes les étapes de la chaîne. Ainsi, préconisations et valeurs seuils de polluants sont en cours de définition, tant pour la qualité de l’air sur les lieux de travail et au voisinage de sites industriels que dans les espaces occupés. Parmi les polluants de l’air en ligne de mire, sont cités les particules fines et ultrafines (PM2.5 à PM0.1), les aérosols microbiens, les composés organiques volatils ainsi que de nombreuses autres substances chimiques volatils.

Le Département Systèmes Energétiques et Environnement (DSEE) de l’Ecole des Mines de Nantes développe des activités de recherche et d’enseignement au sein de l’UMR CNRS GEPEA, dans le domaine du génie des procédés appliqué à la maîtrise énergétique et environnementale des systèmes. Son équipe Ingénierie de l’Environnement s’intéresse à la compréhension, au développement et au couplage de procédés de traitement de l’air, en considérant une démarche intégrée d’amélioration de procédés existants ou de développement de procédés innovants. Les travaux de recherche portent sur le traitement des émissions industrielles avant rejet dans l’atmosphère ainsi que sur les solutions de dépollution des espaces confinés industriels ou recevant du public.

Concernant le traitement des COV, des composés soufrés et odeurs, les procédés mettant en œuvre leur séparation par adsorption/désorption de polluant, leur dégradation chimique par photocatalyse ou leur dégradation biologique au sein de biofiltres ou biolaveurs sont plus particulièrement étudiés. La séparation des particules fines, ultrafines et des aérosols microbiens est développée au travers de l’étude de la filtration sur médias fibreux pour différente composition ou géométrie des filtres. La capture du CO₂ est abordée au travers de l’étude des procédés d’adsorption par modulation de pression (PSA). Enfin, le traitement combiné de ces polluants en mélange est étudié par couplage de procédés ou développement d’unité de traitement intégrant plusieurs mécanismes de capture ou de dégradation de polluants. Ainsi, s’appuyant sur les concepts et les méthodologies du génie des procédés, les travaux de recherche développés au DSEE se focalisent sur l’étude, le développement, le dimensionnement et la modélisation de procédés mettant en jeu des interactions solide – fluide dans les milieux complexes (multi-phases, multi-composés, composés toxiques ou faible concentration).

Par Laurence Le Coq, responsable du Département Système Energétique et Environnement de l’Ecole des Mines de Nantes

La problématique des odeurs et de son ressenti est grandissante. Certaines études ont montré que la pollution odorante constitue le deuxième motif de plainte après le bruit, et cette importance donnée à l’odeur par les riverains est liée au fait que celle-ci est très souvent associée à la notion de toxicité, même si cela est sans grand fondement, les concentrations perçues par l’être humain étant très inférieures aux valeurs limites d’exposition existant pour les gaz toxiques Masquants et neutralisants dans le traitement de l’air [Masquants et neutralisants dans le traitement de l’air] [1]. Les règles générales sur l’acceptabilité des sensations odorantes qui peuvent être formulées sont les suivantes Masquants et neutralisants dans le traitement de l’air [Masquants et neutralisants dans le traitement de l’air] [2] :

• toute odeur agréable devient désagréable à de très fortes concentrations ;
• le caractère agréable ou désagréable d’une odeur dépend, pour une large part, de son contexte ;
• les aversions pour les odeurs sont plus persistantes que les préférences ;
• la tolérance vis-à-vis des odeurs désagréables diffère considérablement selon les individus.

Si des avancées scientifiques et technologiques ont permis d’améliorer la qualité des eaux que nous consommons et rejetons dans la nature, elles ont également engendré une augmentation sensible des nuisances olfactives liées à la collecte et au traitement des eaux usées. D’une part, les anciennes stations d’épuration sont rattrapées par le tissu urbain ; d’autre part, les nouvelles stations sont contraintes de s’implanter de plus en plus près des agglomérations. Par ailleurs, la modification de la structure des réseaux d’assainissement (de plus en plus longs) et parfois de la qualité des effluents (mélange de rejets industriels par exemple) favorise la formation de composés odorants dans les canalisations qui se dégagent ensuite au niveau des stations. En sus du problème des stations d’épuration, d’autres sources d’odeurs préoccupent les autorités. Les industries, mais également les exploitations agricoles ou avicoles, les CET (centres d’enfouissement techniques) ouverts à l’air libre, et d’autres types de structures, sont générateurs d’odeurs déplaisantes pour la population environnante. Même si, contrairement aux COV (composés organiques volatils), aucun texte de loi propre aux émissions d’odeurs n’existe à ce jour, il n’en reste pas moins un encouragement à tendre vers un rejet purifié, afin d’améliorer le confort du voisinage. En effet, selon le code de l’environnement, il y a pollution odorante si l’odeur est perçue comme une nuisance olfactive excessive. L’arrêté du 2 février 1998 relatif aux rejets des installations classées pour la protection de l’environnement (ICPE) définit le niveau d’une odeur comme étant le facteur de dilution à appliquer à un effluent pour qu’il ne soit plus ressenti comme odorant par 50 % des personnes constituant un échantillon de population. Cet arrêté ne fixe pas de valeur limite sur les pollutions odorantes, mais seulement des prescriptions générales. C’est donc le préfet qui décide au cas par cas et qui fixe par arrêté préfectoral, le débit d’odeur (produit du débit d’air rejeté (en m3 · h–1) par le facteur de dilution au seuil de perception) à ne pas dépasser. La loi du 30 décembre 1996 sur l’air et l’utilisation rationnelle de l’énergie stipule que les émissions olfactives excessives constituent une pollution atmosphérique et définit des plans régionaux pour la qualité de l’air en vue de répertorier, surveiller et maîtriser les sources de pollution atmosphérique et d’informer le public.

Cet article a pour objectif de discuter du mode de fonctionnement d’une solution palliative consistant à utiliser des produits dits « masquants et/ou neutralisants d’odeurs » pour éliminer des odeurs issues de sources diffuses. De nos jours, il existe une polémique sur l’action de ces produits, et peu d’études scientifiques ont été menées afin de répondre à un nombre certain de questions. Ces produits engendrent-ils réellement des réactions chimiques permettant de transformer et/ou d’éliminer les composés odorants dans l’air ? Ou agissent-ils simplement comme des parfums, en superposant une odeur censée être « agréable » à l’odeur dite « désagréable » ?

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La volonté de considérer l’efficacité énergétique comme un élément de réflexion inévitable en amont d’une construction de bâtiment, à la suite du Grenelle, est aujourd’hui effective : il est vrai qu’une atteinte des objectifs du Grenelle nécessite une politique globale reposant sur l’activation combinée des leviers d’offre et de demande, mais aussi sur les incitations. Sur la demande, rationaliser les dispositifs d’incitations publiques pour passer d’une culture de moyens à une culture du résultat, généraliser les technologies et services de gestion active (notamment au travers de contrats globaux de type « bouquet de travaux » ou « contrat de performance énergétique ») sont des mesures à considérer. Sur l’offre, structurer et qualifier la filière du bâtiment dans son ensemble pour la mettre en situation de répondre aux nouvelles exigences est nécessaire. Identifier et professionnaliser les nouveaux métiers et pratiques l’est tout autant.

Le marché bute néanmoins sur la fragmentation de la filière, la non optimisation des dispositifs d’aide et un important besoin en formation. Plusieurs préconisations existent pour minimiser la portée négative de cette fragmentation :

• mettre en place de contrats de performance énergétiques (impact potentiel significatif : gains annuels de 3 à 13 TWh) ;
• introduire des financements conditionnés aux résultats : bouquets de travaux, objectif et contrôle de performance ;
• développement du tissu de formation local par la création de lieux communs d’apprentissage ; mise en place de plates-formes de démonstration techniques à destination des lieux de formation ;
• faciliter l’assurabilité des nouveaux produits et matériaux pour une meilleure pénétration des matériaux innovants, notamment issus des agro-ressources locales ;
• adapter l’offre française concernant les équipements de chauffage performants ;
• promouvoir la santé-environnement, notamment la qualité de l’air intérieur.

De nombreuses ruptures sont nécessaires, tant quantitatives, en particulier pour augmenter le nombre de logements anciens rénovés, que qualitatives pour améliorer la qualité énergétique des rénovations et ce dans un délai court.

la « territorialisation » des objectifs du Grenelle

L’enjeu consiste à ce que le Grenelle puisse se territorialiser. Les objectifs ont en effet été fixés à l’échelle nationale, mais chaque échelon local ou collectivité locale française doit les décliner au regard de ses spécificités et atouts. C’est la phase actuellement vécue par l’ensemble d’entre elles, cette phase étant complexe et longue. Ce processus prendra plusieurs années avant qu’elles ne s’approprient pleinement ces objectifs et de manière spécifique à leurs particularités. Elles ont aujourd’hui tendance à multiplier des actions avec une faible mutualisation, tant à l’échelle régionale que nationale.

La réussite du bâtiment passe nécessairement par l’adaptation très rapide et sans précédents de son mode de production local. L’objectif est très élevé dans la rénovation, car s’il subsiste une incertitude sur le rythme des rénovations, les 20 millions de logements construits avant 1980 devront être rénovés d’ici 2050, ce qui laisse supposer un rythme de rénovations de 500.000 logements par an pour une économie annuelle théorique de 7,5 TWh/an. Il sera notamment particulièrement important de créer des standards de rénovation et de créer des réseaux régionaux de compétences. A partir de là, plusieurs points clés ont été identifiés :

• Les bouquets de travaux performants et les CPE : pour qu’une proportion conséquente des rénovations soient réalisées sur les logements les plus consommateurs d’énergie et que ces rénovations atteignent des niveaux de qualité thermique satisfaisants, il est important de promouvoir la réalisation de bouquets de travaux performants, d’industrialiser les solutions techniques qui y concourent et de professionnaliser la filière des installateurs qui les mettent en oeuvre.
• Dans le grand tertiaire et le collectif résidentiel, la mise en place de contrats de performances énergétiques avec des objectifs quantitatifs de réduction de la consommation d’énergie permettra de réaliser des gains d’énergie supplémentaires résultant d’une meilleure gestion des systèmes de chauffage. Ces contrats offrent une garantie de résultats et limitent le possible « effet rebond » (appropriation de la performance accrue par une élévation du niveau minimal de confort exigé au détriment des économies d’énergie identifiées). Il semble important de les promouvoir.
• La réalisation de ces rénovations et la mise en place de contrats de performance énergétique devrait générer 150 000 emplois et contribuer aux objectifs du Grenelle en économisant plus de 200 TWh par an, soit plus de 20 Mt de CO2 (4 % des émissions totales, 9 % de la cible totale du Grenelle).
• La formation : Les référentiels nationaux doivent évoluer rapidement. Pour cela, il est nécessaire de rapprocher la formation des professionnels des lieux de réalisation et de démonstration en capitalisant sur les formations FEEBAT et CREPA. Cela passera par : i) le financement de plateformes de démonstration au sein des centres de formation sur des techniques clés, notamment les caméras thermiques, la filtrométrie, les équipements d’ENR (en priorité : chaudières bois, solaire thermique et pompes à chaleur), les solutions d’isolation par l’extérieur, des visites de chantiers démonstratifs mettant l’accent sur le traitement des ponts thermiques, l’étanchéité à l’air, la rationalisation due choix des équipements et de leur dimensionnement, les techniques de pose des nouveaux matériaux (freines-vapeur, isolants).

Ce n’est pas tout. La formation des bureaux d’études et des architectes doit également évoluer, chaque tissu régional devant adapter ses compétences en parallèle de l’augmentation de la demande de bâtiments performants : développer l’utilisation de logiciels de calcul de confort visuel, du confort acoustique, de la solarisation, développer l’utilisation des logiciels de calcul à l’étanchéité à l’air, des systèmes de ventilation double flux avec récupération de chaleur, maximiser l’utilisation des logiciels de simulation thermique dynamique, notamment tenant compte de l’apport solaire, encourager le rapprochement entre l’ingénierie fluide et l’ingénierie structure afin de proposer une offre globale de conception performante. Pour les bâtiments tertiaires ou résidentiels collectifs, la maquette numérique de conception, réalisation et exploitation devra être généralisée. Elle aura une triple fonction : simulation et de formation aux nouveaux procédés et nouvelles techniques, collaboration en temps réel entre les professionnels lors du chantier, support de gestion technique durable du batiment sur l’ensemble de son cycle de vie. Une politique volontariste pourrait de plus favoriser l’émergence d’une offre compétitive par l’industrie française des logiciels graphiques. Il sera également nécessaire de développer les formations d’accompagnement et de créer un nouveau « métier » de technicien de la rénovation énergétique à destination des collaborateurs d’architectes et de bureaux d’études (besoin évalué à 600 par an).

Il est donc crucial qu’émerge à terme une offre intégrée, par la création de lieux communs d’apprentissage, la difficulté « structurelle » étant le faible niveau de mutualisation des bureaux d’études. La Maîtrise d’Ouvrage doit également y être associée. L’accessibilité et la qualité de l’air feront partie des éléments de qualité essentiels des bâtiments à construire ou rénover. Par conséquent la politique de formation initiale et continue ne devra pas oublier les aspects sociaux et santé-environnement en ne se focalisant pas uniquement sur le thermique. Les objectifs du Grenelle visent essentiellement l’aspect thermique. Néanmoins, il est important de ne pas oublier l’aspect santé-environnement, notamment la qualité de l’air intérieur. La deuxième mouture du Plan National Santé-Environnement (PNSE 2), rendue publique en janvier 2009, reprend ces objectifs en étant structuré autour des inégalités environnementales. L’engagement volontaire des industriels des produits de construction porte notamment sur l’étiquetage des performances énergétiques et d’incidence santé des produits. Le couplage de l’étiquetage des performances des produits avec une optimisation de leur emploi, intégrée dès la phase de conception, via les outils de type maquette numérique sera un levier fort de qualité et de compétitivité de l’offre en construction neuve et en rénovation.

Par Pierre Thouverez

Sources : MEEDDM / CGDD, Ademe

Les rejets de CO2 dans l’atmosphère sont une préoccupation importante depuis des dizaines d’années. Les entreprises, dans leur ensemble, ont une responsabilité importante vis-à-vis de ces émissions. Le Grenelle, notamment, a permis de prendre les mesures de mise en place de processus de captage et de stockage du CO2 des entreprises. A partir de là, c’est une véritable filière qui se met en place, encore aujourd’hui.

La filière captage et stockage du CO2 regroupe l’ensemble des activités visant à capter le CO2 des sites industriels et à le transporter jusqu’à des sites de stockage géologique. La chaîne de valeur de la filière captage et stockage du CO2 est constituée de trois briques. Il s’agit du captage du gaz issu des grandes centrales thermiques et des unités industrielles, de son transport puis de son stockage. A noter que le CO2 transporté peut être utilisé à d’autres fins : il permet en effet de stimuler le rendement en pétrole ou en gaz d’anciens gisements. Ces trois étapes font également office de segments de marché.

Un marché de la capture et du stockage du CO2 de taille industrielle reste encore à construire : bien sûr, il se structurera dans les secteurs les plus fortement émetteurs de CO2, en forte croissance et au coût d’abattement faible. 17 industries (dans les domaines de la production d’électricité, des sous-produits de l’industrie, des fumées de l’industrie) sont directement visées par la filière. Les principales étant les centrales à charbon, largement en tête pour leurs émissions de CO2 (8.350 Mt/an), et les centrales au pétrole et au gaz. Ces centrales qui produisent de l’électricité génèrent à elles seules près de 42 % des émissions totales de CO2. Le second poste émetteur concerne les gaz d’échappement de l’industrie, en particulier des cimenteries, des raffineries, des aciéries et des industries autour de l’éthylène. En troisième position, viennent les sous-produits de l’industrie (ammoniaque principalement).

Au niveau national, les perspectives d’évolution de la filière sont plutôt encourageantes : il est vrai que la France dispose d’atouts conséquents : nombre d’acteurs de poids français sont positionnés tout au long de la chaîne de valeur, qui regroupe les activités de captage, de transport et de stockage du CO2. Cependant, la production électrique étant très peu carbonée en France comparativement à l’Allemagne par exemple, le marché local est restreint. Cela dit, la France possède des ressources en termes de recherche fondamentale et au niveau des industriels : Centres d’ingénierie et de recherche de pointe, présence de grands groupes sur l’ensemble de la chaîne de valeur : synergie et apprentissage accélérés, une avance technologique réelle des sociétés françaises en particulier dans le stockage de gaz naturel dans les aquifères, et un soutien au développement de l’offre (appels d’offre de l’Ademe, programmes cadre de R&D de l’UE, AIE…). L’absence de retour sur investissement en raison du prix du carbone trop faible, le peu de marché domestique constituent quant à eux les réelles faiblesses du contexte français.

Un marché à fort potentiel de croissance

La filière du captage et du stockage de CO2 est aujourd’hui émergente, mais recèle d’un fort potentiel de croissance car tous les scénarii de lutte contre le changement climatique s’y réfèrent. L’essor de la filière est cependant étroitement lié à l’implication des politiques publiques : les investissements ainsi que les mesures destinées à équilibrer l’écart majeur entre le prix du carbone et le coût des technologies est un des principaux enjeux avec celui de la réduction des coûts de captage. Le captage de 3 à 4 Gt de CO2 par an à horizon 2030 nécessite une forte montée en puissance du nombre de sites dédiés au captage et au stockage du gaz, soit entre 300 et 500, sachant qu’environ 20 petits pilotes seulement seront opérationnels vers 2010. A horizon 2030, si les objectifs de 3 à 4 Gt de CO2 stockés sont atteints, le marché mondial devrait peser entre 60 et 120 Md €.

Cet état de fait ouvre des opportunités :par exemple, il y a de la croissance à aller chercher à l’export, avec un marché mondial gigantesque. Aussi, la présence de grands groupes sur l’ensemble de la chaîne de valeur : synergie et apprentissage accélérés. Aujourd’hui, le seul bémol est l’insuffisante implication des pouvoirs publics dans le développement de la filière. Aujourd’hui, l’ambition française concernant le captage et le stockage du CO2 est claire. Il faut :

• faire de la France le centre d’excellence mondial en ingénierie pour la filière ;
• structurer une filière avec des acteurs français compétitifs à l’exportation ;
• équiper ses installations les plus polluantes afin de réduire ses émissions de GES.

A partir de là, la filière captage et stockage du CO2 va devoir faire face aux enjeux suivants : tout d’abord, il s’agit de positionner la France comme chef de file de la filière de captage et de stockage du CO2 avec des entreprises et des organismes de recherches leaders. Ainsi, puisque la France possède d’ores et déjà des acteurs renommés sur l’ensemble de la chaîne de valeur, la structuration d’une filière française s’impose. En effet, il s’agit d’une condition sine qua non pour que les acteurs français soient en mesure de capter l’essentiel du marché lorsque ce dernier sera en phase de croissance exponentielle. Il est aussi indispensable de définir et mettre en oeuvre des stratégies d’alliance pour proposer des offres intégrées aux clients. Ces stratégies permettraient non seulement de répondre aux besoins existants sur l’ensemble de la chaîne de valeur mais aussi de dresser des barrières à l’entrée pour des potentiels concurrents. Des coopérations entre acteurs permettraient d’exploiter des synergies, d’optimiser l’offre et les coûts et de proposer à la demande un service unifié (construction, exploitation, maintenance). Enfin, dimensionner et adapter l’outil industriel français se révèle crucial. Cette adaptation est un pré-requis à la construction d’une filière pérenne : installation de pilotes de grande taille pour créer des économies d’échelle à l’international, sécurisation des procédés, optimisation des procédés de captage sont autant d’enjeux qui s’adressent aux acteurs français.

l’insuffisante implication des pouvoirs publics dans le développement de la filière

L’objectif de disposer d’une filière viable en 2020 a été adopté par l’UE en mars 2007. Il nécessitera un investissement compris entre 6 et 10 Md € pour construire une douzaine de prototypes à l’échelle industrielle (des unités de 400 mégawatts) d’ici à 2015. Cet objectif ambitieux est conforté par la décision du G8, début juillet, de soutenir le lancement de 20 projets expérimentaux de capture et stockage d’ici 2010. Une enveloppe de 10 Md $ au cours des prochaines années a été annoncée, témoignant ainsi de la volonté politique pour que la filière prenne forme.
En outre, pour que la filière CO2 se développe, il est également nécessaire de proposer aux industriels un mécanisme de financement qui sécurise leurs investissements. C’est chose faite en Europe depuis janvier 2008, car la Commission Européenne a annoncé que le CO2 capturé et stocké serait désormais considéré comme non émis, ce qui permet de valoriser les projets de capture et stockage dans le cadre du système des quotas d’émission.

Le marché du CO2, en donnant un prix à la tonne de CO2 non émise, est un outil fondamental pour encourager les investissements des industriels et des énergéticiens… à condition que la tonne de CO2 se maintienne à un prix supérieur au coût de la filière de capture, transport et stockage, ce qui dépend essentiellement de décisions politiques. Le prix de la tonne de CO2 peut être encouragé à la hausse par l’allocation de quotas plus contraignants, l’augmentation de l’amende en cas de dépassement du quota, l’intégration de nouveaux acteurs au système de quotas (comme les compagnies aériennes par exemple), la participation de nouveaux pays (tels que les Etats-Unis et la Chine).

Outre les problématiques purement technologiques et financières, deux autres enjeux vont rapidement apparaître : l’acceptation par le public, et plus particulièrement des populations situées à proximité des sites de stockage, et la réglementation : un cadre juridique et réglementaire pour le stockage est nécessaire afin de définir à long terme les responsabilités en termes du CO2 piégé.

Pour répondre à cette ambition, des actions doivent être entreprises en faveur des filières sur trois axes prioritaires :

Premier axe : Positionner la France comme leader de l’ingénierie de la filière de captage et de stockage :

• orienter la recherche vers les procédés de rupture technologique (pré et oxycombustion) ;
• spécialiser un pôle de compétitivité sur la valorisation du carbone (agro-alimentaire et biocarburants de 3ème génération), la formation et permettant de structurer un tissu industriel ;
• réaliser des études d’impact sur le transport et le stockage à long terme ;
• participer à plusieurs démonstrateurs européens ou mondiaux à l’échelle 1.

Second axe : Définir des stratégies d’alliance et des partenariats à l’international :

• conforter les centres de compétences français dans les projets communautaires et/ou internationaux type ETP-ZEP, GCCSI Global Carbon Capture and Storage Institute, ou CSLF/IEA Carbon Sequestration Leadership Forum de l’AIE ;
• maintenir la position de la France en amont de la R&D en favorisant le regroupement d’initiatives de captage + transport + stockage à travers des aides à l’expérimentation.

Troisième axe : Veiller au dimensionnement et à l’adaptation de l’outil industriel français

• mettre en oeuvre une analyse des potentialités du marché domestique (application potentielle à l’industrie lourde) ;
• donner une vision claire de la stratégie nationale de développement de la filière et du cadre juridique pour le stockage et le transport du CO2.

Par Pierre Thouverez

En savoir plus :

Enjeu sanitaire crucial pour l’Homme et son environnement, la Qualité de l’air intérieur et extérieur s’expose cette année dès l’entrée du salon. Ainsi l’ensemble des équipements et technologies d’analyse, de traitement, d’épuration, de ventilation et de filtration de l’air (dont la photocatalyse), accueillent les professionnels à la recherche de nouvelles techniques de traitement des pollutions, dans les domaines suivants :

• Analyse – Mesure – Contrôle
• Qualité de l’air intérieur : traitement de l’air intérieur, gestion des risques sanitaires, efficacité énergétique, climatisation/ventilation
• Traitement de l’air extérieur : gaz/COV, particules- composés odorants
• Transport et évacuation des gaz et fumées
• Services, ingénierie, études et conseil…

Un composé organique volatil (COV) est, par définition, constitué de carbone, d’hydrogène, d’hétéroatomes (azote, oxygène, chlore, soufre…) et possède une pression de vapeur saturante de 10 Pa (0,075 mm de Hg) à la température de 20°C et à la pression atmosphérique. On trouve ainsi dans cette classification l’ensemble des solvants, diluants, dégraissants, conservateurs, disperseurs… largement mis en œuvre dans l’industrie. Le méthane, par contre, n’est pas pris en compte. On parle alors de COV non méthanique (COVNM).

Les principales sources d’émission des COV sont les transports, l’industrie, la sylviculture et le résidentiel. En 2008, pour la France, les émissions annuelles étaient de 1.339 kt, chiffre en constante diminution et proche de 1.050 kt, qui, pour 2010, est la valeur cible définie après l’adoption des législations en conformité avec les traités internationaux (Rio, Kyoto…).

Les COV peuvent avoir une influence directe sur la santé humaine. La réglementation, pour les travailleurs, donne des valeurs moyennes ou limites d’exposition. Leurs impacts peuvent être indirects du fait du dérèglement du cycle de Chapman et la production d’ozone troposphérique préjudiciable aux personnes sensibles et/ou ayant des problèmes pulmonaires.

La détection par ionisation de flamme (FID) est la technique reine pour la mesure des COV dans les émissions gazeuses. Dans le cas de mélange, une séparation préalable est nécessaire par chromatographie en phase gazeuse (CPG) suivie d’une détection par FID ou d’une identification et d’une quantification par spectrométrie de masse (MS).

En termes de réglementations, il convient de noter l’arrêté du 2 février 1998, relatif aux prélèvements et à la consommation d’eau ainsi qu’aux émissions de toute nature des installations classées pour la protection de l’environnement soumises à autorisation. Dans les annexes II à VI, des listes de composés organiques, objets d’une réglementation spécifique en termes de concentrations et de flux massiques d’émission à l’atmosphère, sont précisées. L’arrêté du 29 mai 2000 porte modification de l’arrêté précédent. Actuellement, des textes par branches d’activités complètent ces principaux textes législatifs.

La réduction des émissions de COV met en œuvre des procédés de destruction/transformation et de transfert avec ou sans récupération. La figure ci-dessous donne les principales techniques classiquement utilisées.

Parmi ceux-ci figurent l’oxydation thermique ou biologique, la condensation, l’adsorption (charbon actif) ou le lavage des gaz (l’absorption). Le choix du traitement se fait en fonction du type de COV, de sa concentration et du débit des émissions. Des graphes permettent de définir la meilleure technologie utilisable. En outre, le coût et des paramètres plus subjectifs (sophistication, place disponible…) viennent compléter le choix final.

Par Pierre Le Cloirec, directeur de l’École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR)

Les procédés de captage et de stockage du CO2 se multiplient depuis quelques mois. Après la Norvège, pionnière de cette technologie en mer du Nord, et le Canada, où le projet de Weyburn, pharaonique, vise à emprisonner 1,8 million de tonnes de CO2 par an, c’est en France, dans les Pyrénées-Atlantiques qu’un projet massif de stockage du gaz carbonique va voir le jour. C’est une chaîne complète de captage et de stockage que la société Total va mettre en place sur le site de Lacq. S’il ne s’agit que d’un test, il marque néanmoins la volonté d’évaluer en conditions réelles les avantages et les inconvénients du captage et du stockage des gaz à effet de serre.

Pourtant, à peine lancé, le projet soulève déjà nombre d’interrogations. Ainsi, le coût de cette installation, mais également sa pertinence écologique posent question. François Moisan, directeur de la stratégie et de la recherche à l‘ADEME, attend de voir : « Il est encore trop tôt pour savoir quand la filière du captage et du stockage du CO2 arrivera à maturité. Il lui faut d’abord faire ses preuves, économiques et techniques. »

Quoi qu’il en soit, face à l’objectif des pays industrialisés de diviser par quatre les émissions de CO2 d’ici à 2050, le captage et le stockage du CO2 (C.S.C) est une piste sérieuse. L’idée est d’ailleurs assez simple. Il s’agit de limiter les rejets de CO2 dans l’atmosphère, le principal gaz à effet de serre, en le piégeant à la source : les fumées des centrales thermiques à charbon, à gaz ou à fioul, celles des cimenteries, des raffineries ou des usines sidérurgiques sont des sources importantes d’émissions de CO2.

Aujourd’hui, il existe trois principales techniques de captage, pour la plupart dérivées de celles mises en place dans l’industrie pétrolière et gazière. Il s’agit de :

• La postcombustion est le procédé le plus usité. Il implique l’extraction du CO2 des fumées de combustion à l’aide de solvants.
• La précombustion est une technique qui induit une transformation du combustible en gaz de synthèse dont est, dès le départ, soustrait le CO2.
• La dernière technique, dite d’oxycombustion, résulte d’une combustion en présence d’oxygène, qui a tendance à concentrer le CO2.

Mais leur mise en pratique s’avère délicate. Le problème principal lié à ces techniques, notamment pour la post combustion, est leur coût qui demeure très élevé, et leur gourmandise d’un point de vue énergétique. Ainsi, le captage à lui seul représente près de 70 % du coût de la filière C.S.C. Au final, le coût d’un tel traitement est compris entre 60 et 100 euros pour une tonne de gaz carbonique économisée, ce qui est très cher (la viabilité économique se situe autour de cinq tonnes).

Les experts pensent tout de même que la standardisation des procédés pourrait aider la filière à diminuer ce prix lié au captage. L’étape suivante est le transport. Que ce soit par voie maritime ou par gazoduc, le gaz doit être comprimé, ce qui constitue une fois de plus une opération coûteuse.

Enfin, la problématique du stockage soulève également des questions. Trois possibilités sont envisagées, correspondant à trois types de sous-sols :

• Stocker le gaz dans des gisements déjà exploités ou épuisés. Cette possibilité offre une capacité de stockage de l’ordre de 900 milliards de tonnes. Le seul problème réside dans la répartition très hétérogène de ces zones de stockage au niveau mondial.
• Exploiter les milieux aquifères salins, présents dans les bassins sédimentaires qui se trouvent à plusieurs milliers de mètres sous la terre. Mais leur capacité de stockage reste mal connue. Elle est évaluée entre 400 et 10.000 milliards de tonnes.
• Utiliser les veines de charbon non exploitées. Cette solution potentielle pourraient permettre de stocker environ 40.000 tonnes de CO2.

Comme pour le captage, le stockage soulève des interrogations. Ainsi, en ce qui concerne les aquifères salins, les chercheurs insistent sur la nécessité pour ces nappes salées d’une étanchéité parfaite, sous peine de contamination dramatique des nappes phréatiques d’où est tirée l’eau potable.

Les obstacles sont donc nombreux, mais selon le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat (GIEC), la C.S.C permettrait de récupérer plus de 80 % du gaz carbonique produit par une centrale électrique, et plus d’un tiers des émissions d’origine humaine. Le test mené dans les Pyrénées permettra aux experts de répondre à certaines de leurs interrogations, et notamment en ce qui concerne la viabilité financière de cette méthode.

Enfin, comme pour les déchets nucléaires, le stockage du carbone doit faire face aux réticences populaires locales, comme c’est le cas sur le site de Lacq. « Au-delà des problèmes de coût et de validation scientifique, la filière doit aussi se préoccuper de son acceptabilité sociale », explique François Moisan.

P.T

Epuisement des ressources pétrolières, dégradation du climat… Deux constats qui aujourd’hui ont de plus en plus d’échos, mais où tout reste à faire. « Nous sommes dans une société énergivore. Nous avons pris l’habitude de consommer une énergie peu chère, facilement transportable, et ceci depuis maintenant un peu plus d’un siècle, martèle Didier Roux, directeur recherche et développement chez Saint-Gobain. Cette situation est précaire, et nous sommes désormais confrontés à un nouveau défi celui de l’épuisement des ressources naturelles et en particulier des énergies fossiles. »

En effet, l’épuisement des ressources pétrolières est prévu pour le milieu de ce siècle. Il y a eu une industrie avant l’exploitation des ressources pétrolières, et il y aura une industrie après la fin de l’exploitation des ressources pétrolières. La question, aujourd’hui, est de savoir laquelle ? Ainsi, la problématique n’est pas de savoir si l’épuisement des ressources pétrolières est un drame, mais plutôt, la façon dont nous allons nous adapter.

Bien sûr, il y a le gaz et le charbon. Cependant, la courbe des ressources disponibles pour ces deux carburants fossiles est la même que pour le pétrole. Elle est juste décalée de quelques décennies. A l’échelle d’environ deux siècles, nous aurons épuisé les énergies fossiles dans leur totalité. Une transition vers d’autres formes d’énergie doit donc s’opérer. Mais ce n’est pas tout.

A cela, vient s’ajouter une deuxième problématique : celle du changement climatique. L’augmentation des températures et la consommation des énergies fossiles sont corrélées, cela est une évidence. Personne ou presque ne le conteste. La quantité de CO₂ dans l’atmosphère est beaucoup plus élevée que par le passé, et cela est sans aucun doute lié aux activités humaines.

Cette augmentation de la concentration de CO₂ atmosphérique a des répercussions négatives sur l’équilibre biologique de la terre, dont la principale, et la plus médiatisée, est l’augmentation des températures. « Des modèles récents prévoient une augmentation de 4,5 °C d’ici la fin du siècle », insiste Didier Roux.

Mais en quoi modifier notre habitat peut-il sinon changer la donne, du moins contribuer à ne pas aggraver la situation ?

L’habitat, un tiers de la facture énergétique mondiale

Un premier élément de réponse se trouve dans la manière dont se répartit notre consommation d’énergie aujourd’hui :

• Un tiers est utilisé dans l’industrie pour fabriquer des produits manufacturés ;
• Un autre tiers est utilisé pour les transports : voitures, avions, bateaux, trains ;
• Le dernier tiers est utilisé pour chauffer l’habitat, au sens large.

Ces chiffres sont au premier abord surprenant. On s’attent à ce que l’énergie consommée par l’industrie et les transports soit beaucoup plus importante, proportionnellement, que celle consommée par l’habitat.

Maintenant, voyons à quoi sert cette énergie dans l’habitat. Selon Didier Roux, « 80 % sert à chauffer : eau chaude, fabrication de chaleur. Le reste est dédié aux appareils électriques et à la lumière. Or, si tous les bâtiments dans lesquels nous vivons et nous travaillons étaient aux normes de ce que ce que nous construisons aujourd’hui, c’est-à-dire aux normes RT 2005, la quantité d’énergie nécessaire au chauffage de tous les bâtiments existants serait diminuée de trois-quarts.

Ainsi, nous gaspillons énormément d’énergie. Environ 30 % de l’énergie totale consommée pour l’activité humaine, sert à chauffer des bâtiments qui ont été construits à une époque où l’on ne se préoccupait pas de l’énergie que l’on consommait », ajoute-t-il. D’où l’importance de l’efficacité énergétique des bâtiments ! En termes d’économies d’énergie, l’enjeu est tout simplement colossal.

Et ce d’autant plus, qu’au niveau industriel aussi bien qu’au niveau des transports, les économies d’énergie sont compliquées à mettre en place. Du côté des fabricants et des prestataires, la seule solution, hormis l’initiative personnelle, est la mise en place de consensus, de règles pour tous. Or, on sait que cela est compliqué. Parfois tout à fait impossible. Quant aux consommateurs, au-delà des déclarations d’intention, force est de constater qu’il est très difficile de les faire changer de comportement ou de mode de vie.

Changer les comportements sans changer le quotidien

De ce constat, Didier Roux tire une conclusion simple mais éloquente. « Si aujourd’hui, il fallait économiser 30 % de notre énergie et que l’on décidait d’arrêter de fabriquer des produits, notre quotidien serait profondément modifié. Le raisonnement est le même en ce qui concerne les transports. Mais si nous décidions d’économiser de l’énergie en améliorant l’efficacité énergétique des bâtiments, notre vie ne s’en trouverait pas changée, elle s’en trouverait améliorée. »

Pourtant, les efforts en ce sens ont mis du temps à trouver un écho, et c’est encore le cas aujourd’hui, bien que la prise de conscience collective vis-à-vis du changement climatique ait des retombées positives au niveau du secteur du bâtiment. Ces retombées positives se concentrent en une expression, objet de la recherche que mène actuellement de nombreuses entreprises : l’efficacité énergétique.

C’est d’ailleurs à partir de ce constat qu’un grand nombre de pays, les Allemands d’abord, puis un grand nombre de pays européens et mondiaux, ont décidé de mettre en place des processus de renouvellement de l’habitat, notamment ancien. La France a pris beaucoup de retard, mais a décidé de franchir le pas, à l’occasion du Grenelle de l’environnement notamment, ou des décisions historiques ont été prises. Mais tout le travail reste à faire, et il est colossal.

« En Europe, 70 % des habitations ont été construites avant 1970, dans des conditions où l’on ne se préoccupait pas de l’efficacité énergétique », rappelle Didier Roux. Il est vrai qu’à cette époque, la méconnaissance des enjeux climatiques, l’accès à une énergie fossile facile, peu coûteuse, ont donné lieu à des habitudes de consommation qui sont précisément celles qui sont désormais combattues, et jugées comme inconscientes par beaucoup.

Quoi qu’il en soit, l’habitat au sens large, individuel, collectif, les bâtiments d’entreprises, les bâtiments publics, administratifs, sont aujourd’hui concernés par la nécessité de consommer l’énergie différemment, et à termes, de trouver des modes de fonctionnement indépendants des énergies fossiles.

Par Pierre Thouverez