Papier-carton : la décarbonation semble à portée de main

Malgré leur apparente simplicité, papiers et cartons n’en sont pas moins produits par des procédés nécessitant beaucoup d’énergie, faisant de ce secteur un émetteur non négligeable de gaz à effet de serre (GES) : 1,65 MtCO₂eq en 2023 soit environ 3 % des émissions de l’industrie française. Les industriels du papier-carton ont déjà réduit ces émissions, qui dépassaient les 4 MtCO₂eq au début des années 2000. Une baisse rendue possible par des efforts d’efficacité énergétique et le recours à des biomasses en substitution du gaz d’origine fossile. Mais aussi à cause de la fermeture de sites dans un contexte de concurrence européenne et internationale.

Le plan de transition sectoriel (PTS) de l’Ademe du secteur papier-carton examine la façon dont la filière pourrait poursuivre sa décarbonation en vue d’atteindre au moins l’objectif de baisse des émissions de GES de – 81 % pour l’industrie (en 2050 par rapport à 2015) de la précédente Stratégie nationale bas-carbone (SNBC).

Pour identifier et quantifier les solutions possibles, l’Ademe analyse les tendances actuelles et en prolonge certaines – y compris en termes d’évolution des consommations et du commerce international – ou fait appel à des technologies de rupture, selon la méthode qu’elle a élaborée pour ses PTS.

Des usages en évolution

Cinquième producteur de papier-carton de l’Union européenne, la France fabrique 1,6 million de tonnes de pâte à papier et 7,3 millions de tonnes de papiers-cartons (données 2021). Cet écart vient du fait que 64 % de la consommation de pâte à papier est importée. Inversement, la France exporte 26 % de la pâte à papier qu’elle produit et 54 % des papiers-cartons.

Différents types de papiers-cartons sont produits, avec des dynamiques différentes : 60 % sont destinés à l’emballage et au conditionnement, structurellement en hausse pour remplacer les plastiques à usage unique et satisfaire les besoins logistiques de l’industrie, de l’agro-alimentaire, et du commerce en ligne. 18 % sont des papiers à usages graphiques, en baisse à cause du développement des usages numériques. 11 % sont des papiers d’hygiène et 5 % des papiers industriels et spéciaux, plutôt stables.

Une des particularités de l’industrie papetière est d’avoir déjà un taux d’incorporation de matières recyclées élevé, à hauteur de 71 % en 2021. L’augmentation de ce taux dans le futur dépendra des contraintes réglementaires qui peuvent à la fois la faciliter (poursuite du remplacement des plastiques à usage unique) ou la freiner (obligation de réemploi d’emballages cartons ou plastiques).

La consommation d’énergie du secteur papier carton est différente selon les sites. En 2021, 11 sites produisaient de la pâte à papier fibres vierges avec 11,4 TWh thermiques, en brûlant à 75 % de la liqueur noire, à 20 % du bois et des écorces, et à 5 % du méthane. Grâce aux résidus papetiers (liqueur noire, bois, écorces), ces sites sont quasiment autonomes en énergie. 71 autres sites produisant uniquement du papier-carton consommaient 10,5 TWh, à 75 % avec du gaz d’origine fossile, 21 % de bois et écorces, et 4 % de biogaz ou de combustibles solides de récupération.

Deux scénarios pas si contrastés que ça

Pour ce PTS, l’Ademe a élaboré deux scénarios de décarbonation faisant ressortir deux enseignements clés. Il est nécessaire d’anticiper les tensions d’approvisionnement en fibres (vierges et recyclées) et la forte évolution des débouchés (emballages et papiers graphiques). Une décarbonation rapide et importante peut être assurée d’ici 2030 par des mesures d’efficacité énergétique (raffinage, pressage, récupération de chaleur) et par le recours au bois-énergie, mais il y a ensuite besoin d’une diversification des solutions technologiques comme l’électrification de l’étape de séchage du papier-carton, le développement des pompes à chaleur très haute température (PAC THT), des chaudières électriques et des renouvelables thermiques (solaire, géothermie profonde, méthanisation).

Le premier scénario s’intitule Réemploi massif et bois-énergie limité. Il imagine une baisse de la consommation grâce à un réemploi des cartons usagés et l’utilisation de caisses en plastiques dans la logistique, ainsi qu’une plus grande substitution du plastique à usage unique par du papier-carton et des produits réemployables. Après 2030, l’utilisation de nouvelles chaudières bois est limitée aux besoins en très haute température et les autres solutions techniques citées précédemment sont développées, afin que la ressource en bois-énergie serve dans d’autres filières.

Le second scénario, Innovations papier et bois-énergie développé, compte sur une hausse de la consommation grâce à la création de papiers innovants permettant de remplacer beaucoup d’emballages en plastique ménagers, alimentaires et industriels. Le bois-énergie est la solution prioritaire de décarbonation en basse et moyenne température, complété par les PAC THT, l’efficacité énergétique, un peu de biogaz et la décarbonation du gaz de réseau.

À la différence des PTS d’autres industries, celui du papier-carton ne propose pas des scénarios trop contrastés. Le niveau de consommation et les choix de décarbonation diffèrent, mais la consommation d’énergie est similaire en 2050, le premier scénario étant un peu plus électrifié. Les niveaux d’investissements pour arriver tous les deux à 98 % de décarbonation en 2050 sont du même ordre de grandeur.

On notera que la filière papier-carton, en plus du CO₂ d’origine fossile, émettait plus de 4 Mt de CO₂ biogénique (issu de la combustion de biomasses) en 2021, principalement dans les usines de pâte à papier. En 2050, 3 à 3,5 Mt de ce CO₂ biogénique pourrait être capté, faisant de la filière une contributrice aux puits de carbone artificiels.