La pyrolyse du plastique promet de produire un combustible à partir des déchets, mais certains affirment que cette industrie n'est pas aussi verte qu'elle le prétend. Florence Jones s'entretient avec Dan Nienhauser, PDG et co-fondateur de Stellar 3, créateur de la pyrolyse du plastique.
Dans la transition énergétique, la diversification des sources d’énergie serait considérée comme une étape nécessaire sur la voie du zéro émission nette. Selon l’Agence internationale de l’énergie, si nous voulons atteindre zéro émission d’ici le milieu du siècle, une « transformation radicale » de notre système énergétique est nécessaire, ainsi que la production de nouvelles sources d’énergie.
Même si la production d’électricité renouvelable connaît une croissance prometteuse, une grande partie des infrastructures énergétiques existantes ont été conçues pour les combustibles liquides ou gazeux. Des secteurs tels que le transport maritime, la construction et l’industrie manufacturière dépendent encore largement du pétrole brut et du gaz naturel. Pour les consommateurs, une grande partie de nos infrastructures énergétiques et de nos pipelines mondiaux, notamment dans les pays du Sud, ont été conçus pour le transport de produits bruts. La décarbonation de ces carburants liquides offre une voie moins coûteuse vers le zéro net pour ces consommateurs, même si cela ne fait que combler une lacune sur la voie des énergies renouvelables.
C’est pourquoi certains ont envisagé de produire des carburants liquides alternatifs à partir de diverses sources, depuis les plantes et les matières organiques jusqu’aux déchets. Le plastique, qui est initialement produit à partir de pétrole brut, peut également être utilisé pour produire du pétrole et du gaz synthétiques grâce à un processus appelé pyrolyse.
Grâce à la pyrolyse, le plastique est chauffé à des températures extrêmement élevées, entre 300⁰C et 900⁰C, sans oxygène. Cela l’amène à se décomposer en molécules plus petites et à le transformer en huile ou en gaz de pyrolyse. Ce produit peut ensuite être utilisé comme combustible ou pour créer de nouveaux produits plastiques de seconde vie.
Les partisans de la pyrolyse affirment qu’elle constitue la réponse au double défi des déchets plastiques et de la consommation excessive de combustibles fossiles. La société de pyrolyse Stellar 3 a développé « une technologie de pyrolyse particulière qui est la plus flexible et la plus efficace, avec des résultats de la plus haute qualité », déclare le PDG Dan Nienhauser. Cependant, le processus n’est pas sans détracteurs.
Une technologie émergente
La dégradation du plastique, par pyrolyse, utilise différents types de plastique, tels que le polyéthylène ou le polystyrène, pour produire une variété de produits combustibles gazeux liquides. Les plastiques peuvent être ajoutés individuellement ou sous forme de mélange afin de produire une gamme diversifiée de produits. Différents types de catalyseurs sont utilisés pour améliorer le processus de pyrolyse, notamment le ZSM-5, la zéolite, la zéolite Y, le FCC et le MCM-41. Bien que des températures élevées soient utilisées, la pyrolyse évite d’incinérer sa matière première, mais la reforme en carburants.
De nombreuses installations de pyrolyse produisent une huile avec un pouvoir calorifique élevé, qui ressemble au diesel conventionnel. Ce produit peut être utilisé pour alimenter des véhicules et des machines après avoir été raffiné et mélangé à des carburants conventionnels. Ainsi, les carburants produits par pyrolyse pourraient offrir une solution à faible teneur en carbone pour les industries difficiles à réduire.
Stellar 3 a développé un procédé de pyrolyse permettant de recycler les plastiques dont le PVC. « Le PVC est généralement évité car il contient du chlore. Nous avons donc conçu, développé et construit une unité de pré-pyrolyse d'extraction de chlore. Cela permet de maintenir le plastique à une température à laquelle le plastique est encore liquide, puis le chlore s'évapore, ce chlore est capturé et condensé en un acide chlorhydrique à 30 % dans un récipient spécial, puis le reste du plastique disparaît, grâce au processus régulier de pyrolyse ».
La pyrolyse n'est pas une forme d'incinération, ajoute Nienhauser, car lors de la combustion des déchets, une quantité d'énergie est perdue au cours du processus.
« Vous éliminez toute l'empreinte carbone liée à l'extraction du pétrole du sol, à son expédition vers une raffinerie, puis à son expédition jusqu'aux pays importateurs. Une partie de cela peut être remplacée par un diesel prêt à l’emploi, produit localement à partir des plastiques récupérés ».
Production d'énergie locale
Pour Nienhauser, l'un des principaux avantages de la technologie de pyrolyse est que les installations sont suffisamment petites pour permettre la production locale de combustible, qui est ensuite transporté sous forme liquide. Stellar 3 construit des installations qui absorbent 30 tonnes de déchets par jour, soit l'équivalent d'une production de déchets plastiques de 250 000 personnes par jour.
Aux côtés d’autres sociétés à l’échelle mondiale, la société gère une usine de transformation située aux Philippines. « En raison de l'emplacement de l'île, l'un des défis est qu'il n'y a pas d'espace supplémentaire pour la mise en décharge. Ainsi, une fois qu'elle est remplie, vous mettez du plastique supplémentaire sur le dessus de la décharge, et il part dans une rivière pour finir dans l'océan. Notre objectif d’ici 2030 est d’avoir la capacité de mettre en décharge 500 tonnes de déchets par jour et de les utiliser dans une installation de transformation des déchets », ajoute Nienhauser.
Le problème de la pollution plastique
L’augmentation de la consommation et de l’urbanisation de notre société entraîne une augmentation des déchets plastiques. Environ 12 millions de tonnes de plastique se retrouvent chaque année dans les océans de la planète. Les environnementalistes et les ONG réclament une meilleure gestion des déchets plastiques. Actuellement, 9% des plastiques sont recyclés et 22 % supplémentaires sont mal gérés. Une grande partie du plastique que nous utilisons finit actuellement soit dans les décharges, soit dans les océans.
La pyrolyse a le potentiel d’augmenter la demande de plastiques de seconde vie, les transformant en un produit utile. Cependant, même si la pyrolyse offre une solution potentielle aux déchets, les critiques affirment qu’elle n’est pas la solution verte universelle pour les déchets plastiques et l’utilisation de combustibles fossiles.
À quel point la pyrolyse est-elle verte ?
Produire un carburant à partir d’un hydrocarbure signifie que lorsque ce produit est brûlé, il produira du dioxyde de carbone et d’autres gaz à effet de serre. En tant que tels, ils ne peuvent réduire les émissions que de leurs fournisseurs, et non de celles de leurs consommateurs. Les carburants synthétiques qui utilisent des infrastructures pétrolières et gazières préexistantes pourraient également retarder la refonte des infrastructures nécessaire pour transformer notre système énergétique. Les détracteurs soutiennent qu’il faudra à un moment donné changer nos infrastructures et nos technologies, qu’il s’agisse d’oléoducs, de gazoducs ou de moteurs de véhicules.
De plus, la pyrolyse n’est pas une science parfaite. Lors de la production d’un produit à partir de déchets, il est difficile de garantir exactement le même produit à chaque fois lorsque le matériau d’entrée varie. Les critiques affirment qu’étant donné la diversité des types de plastique, seule une fraction de celui-ci est en réalité recyclée efficacement par pyrolyse.
Mais pour Nienhauser, le recyclage de tout plastique doit être considéré comme un point positif. « Lorsque vous mettez quelque chose dans un système et que vous le transformez en gaz, vous ne pouvez pas changer ce que c'est du point de vue de la structure moléculaire. Cela dit, le monde en développement est très enthousiasmé par les moyens de réduire les déchets.
Stellar 3 développe également des installations de recyclage ne traitant qu'un seul type de matériau. « Nous avons réalisé une installation pilote portant sur les pneus en fin de vie. Il existe souvent de très grandes installations dont le seul objectif est de déchiqueter les pneus. Nous avons une nouvelle usine qui, au lieu de prendre les matériaux déchiquetés, prend un pneu entier et le place dans un environnement scellé sous vide où la partie en caoutchouc et à base de pétrole est fondue. Vous laissez l’acier et le tissu au-dessus d’un tamis et vous avez ensuite le liquide qui passe dans la chambre de pyrolyse.
« En plus de fournir un produit de pétrole et de noir de carbone qui peut être réutilisé dans l'industrie du pneu, vous pouvez créer environ 60 % d'un nouveau pneu si vous disposez de l'efficacité appropriée dans votre système pour un vieux pneu. Et c'est pour nous très excitant de commencer à vraiment réduire ces matières premières vierges ».
De quelle énergie la pyrolyse a-t-elle besoin ?
Tout type de recyclage nécessite de grandes quantités d'énergie, en particulier lors du chauffage des matériaux à des températures élevées. Cependant, le recyclage reste plus économe en énergie que la fabrication d'un produit à partir de matériaux originaux.
«Cela fait partie de la réputation de la pyrolyse, car de nombreuses entreprises l'ont fait avec beaucoup moins d'efficacité dans le passé», explique Nienhauser. Mais les installations de pyrolyse innovent : Stellar 3, par exemple, brûle l'excès de gaz synthétique issu du procédé pour produire de la chaleur. "Une fois opérationnel, le processus nécessite un faible apport d'énergie, qui peut être fournie à partir d'énergies renouvelables."
Pour Nienhauser, 2023 est « l’année du recyclage chimique ». « C’est vraiment une époque où l’économie circulaire commence à avoir des fondements économiques, au lieu d’être quelque chose que nous faisons par devoir. Avec tous les défis actuels, je pense que tout ce que nous pouvons faire, même si cela est imparfait par rapport à ce que nous pouvons envisager comme un scénario parfait pour 2050, c'est quelque chose que nous devrions commencer à faire le plus tôt possible », conclut-il.
Le verre recyclé demande beaucoup plus d’énergie que la fabrication initiale de verre.
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