Comparaison des modes d’allocation

3.6.4.1 Fili`eres de coproduction

Pour l’allocation par substitution des coproduits, il faut connaˆıtre les ´emissions de GES des fili`eres alternatives de production des coproduits ou des produits auxquels les coproduits se substituent. Les facteurs d’impacts pour les principaux coproduits obtenus dans les proc´ed´es ´etudi´es sont donn´es dans le tableau 3.19 pour certaines fili`eres4.

Utilit´e Facteur d’impact (g_{eq CO}2.MJ−1) Fili`ere alternative de production des coproduits

Total Amont Combustion

Hydrog`ene⁵ 95.63 95.63 0 Reformage m´ethane

Hydrog`ene 198.7 198.7 0 Gaz´eification du charbon

GPL 68.2 5.1 63.1

Fuel Gas 82.35 4.35 78

Table 3.19 – Facteurs d’impact pour les ´emissions de GES des coproduits (Source : IFP, 2004).

Les donn´ees proviennent de la base de donn´ees de l’IFP. La valeur du facteur d’impact d´epend, pour certains produits, de la puret´e du produit obtenu. Pour l’hydrog`ene no-tamment, l’obtention d’un produit tr`es pur n´ecessite l’utilisation d’une technologie plus avanc´ee, et implique donc des ´emissions de GES sup´erieures. Il faut donc consid´erer la puret´e d’un produit associ´e `a un facteur d’impact.

4. Il faut en particulier, pour cette ´etude, utiliser la valeur d’impact relative `a l’amont (extraction, transport, et raffinage du coproduit) et non pas la valeur relative `a la combustion potentielle du produit car l’impact recherch´e doit uniquement prendre en compte le cycle de vie du produit et non son utilisation ult´erieure.

3.6.4.2 R´esultats

La comparaison de plusieurs modes d’allocations des coproduits est r´ealis´ee dans ce paragraphe : massique, ´energ´etique, exerg´etique et par substitution. Les ACV sont ap-pliqu´ees au proc´ed´e de reformage de base, pour une temp´erature d’entr´ee des r´eacteurs de 537◦C et pour la charge 1. Le comparatif des diff´erents modes d’allocation est r´ealis´e en ´etudiant les ´emissions de GES relatives `a chaque produit. Les r´esultats sont donn´es dans le tableau 3.20.

Mode d’allocation Emissions de GES (g_{eq CO}2.kg−1

ref ormat) Reformat H2 FG LPG Massique 123.1 9.6 0.23 1.44 Energ´etique 114.7 18.2 0.25 1.48 Exerg´etique 115.1 17.8 0.25 1.51 Substitution -745.5

Table 3.20 – Emissions de GES en fonction du mode d’allocation choisi.

L’allocation massique est effectu´ee en consid´erant le ratio massique des coproduits ; l’allo-cation ´energ´etique consid`ere le ratio des pouvoirs calorifiques inf´erieurs (PCI) des diff´erents coproduits et l’allocation exerg´etique utilise les ratios d’exergie des diff´erents coproduits (somme de l’exergie chimique et physique). L’allocation par substitution utilise les donn´ees du tableau 3.19 relatives aux fili`eres de coproduction. La seule fili`ere permettant de produire le reformat ´etant le reformage catalytique, il n’est pas possible de calculer les ´emissions de GES des autres coproduits par la m´ethode de substitution.

En consid´erant les ´emissions relatives au produit reformat, on constate que les ´emissions de GES obtenues sont relativement proches pour l’allocation ´energ´etique et exerg´etique avec une valeur de respectivement 114.7 et 115.1 geq CO2.kg_{ref ormat}⁻¹ . Ceci s’explique par le fait que l’exergie chimique (terme pr´epond´erant dans l’exergie) est proche du PCI. Les ´emissions de GES obtenues par allocation massique sont l´eg`erement sup´erieures avec 123.1geq CO2.kg<sub>ref ormat</sub><sup>−1</sup> car le PCI par unit´e de masse du reformat (42100kJ.kg−1environ) est inf´erieur `a ceux des coproduits plus l´egers comme le FG (48200), le LPG (45800) et l’hydrog`ene (103300). Les ´emissions obtenues suite `a l’allocation par substitution montrent que 745.5geq CO2.kg_{ref ormat}⁻¹ sont ´evit´ees. Ceci s’explique par les ´emissions plus importantes qu’induisent les fili`eres de production alternatives de l’hydrog`ene (ici la fili`ere alternative choisie est le reformage du m´ethane) par rapport `a la production d’hydrog`ene par refor-mage catalytique.

3.7 Conclusion

L’analyse de cycle de vie est une m´ethode d’´evaluation environnementale qui peut ˆetre utilis´ee notamment pour ´evaluer les ´emissions de GES. Ces ´emissions sont obtenues lors de l’analyse de l’inventaire. Lors de l’´etape d’´evaluation des impacts, ces r´esultats permettent de calculer les impacts comme le r´echauffement climatique ou le potentiel de

r´echauffement global selon la m´ethode d’´evaluation qui a ´et´e choisie (respectivement

Eco-Indicateur 99 etCML 2000). D’autres impacts peuvent ˆetre ´egalement calcul´es `a l’aide de

BIBLIOGRAPHIE

sur l’homme . . . ).

Afin d’´etudier comment ´evoluent les ´emissions de GES, diff´erentes variables du proc´ed´e de reformage catalytique du naphta ont ´et´e modifi´ees (temp´erature d’entr´ee des r´eacteurs, taux d’hydrog`ene recycl´e, charge). Ceci implique des variations des ´emissions qui peuvent ˆetre importantes (temp´erature, choix des utilit´es) ou faibles (taux d’hydrog`ene recycl´e) selon la variable modifi´ee.

Certaines difficult´es d’interpr´etation apparaissent cependant dans la m´ethodologie de l’ACV. Selon le choix du mode d’allocation, les r´esultats peuvent parfois ˆetre tr`es diff´erents, notamment pour la m´ethode des impacts ´evit´es (ou m´ethode de substitution). De plus, la d´elimitation des fronti`eres du syst`eme est un point d´elicat de l’ACV. L’objectif de l’´etude est de pouvoir comparer deux proc´ed´es du point de vue de leurs ´emissions de GES. Pour ce faire, il est n´ecessaire de prendre en compte les ´emissions indirectes qui ont lieu en amont du proc´ed´e. Ceci provoque une extension des fronti`eres de l’ACV puisque les utilit´es sont ainsi prises en compte. Pour le reformage catalytique, des ´emissions directes (r´eg´en´eration du catalyseur par combustion du coke) et indirectes (utilit´es) ont en effet ´et´e identifi´ees. Si des ´emissions de GES minimales sont souvent recherch´ees pour un produit, il ne faut pas n´egliger la quantit´e et la qualit´e du produit obtenu. Celle-ci peut ˆetre quantifi´ee par diff´erents param`etres selon le produit concern´e (pour le reformat, on s’int´eressera `a l’in-dice d’octane, pour le LPG ou le FG au PCI. . . ). Il sera donc n´ecessaire de prendre tous ces param`etres en compte dans la m´ethodologie `a ´etablir.

Bibliographie

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[8] D. Weisser. A guide to life-cycle greenhouse gas (ghg) emissions from electric supply technologies. Energy, 32 :1543–1559, 2007.

Chapitre

4

Analyse exerg´etique des proc´ed´es

La richesse du r´eel d´eborde chaque langage,

chaque structure logique, chaque ´eclairage conceptuel.

Ilya Prigogine, La Nouvelle Alliance.

4.1 Introduction

Le bilan exerg´etique permet de quantifier les irr´eversibilit´es d’un syst`eme. Le syst`eme consid´er´e peut correspondre `a un proc´ed´e dans son ensemble ou `a une op´eration unitaire seule. Les conditions de fonctionnement sont notamment modifi´ees de fa¸con `a observer les cons´equences sur les bilans thermodynamiques. Diff´erents sc´enarii sont en effet consid´er´es (du point de vue des conditions op´eratoires) pour le proc´ed´e dans son ensemble et pour chaque op´eration unitaire ; les r´esultats ´etant ensuite compar´es entre eux. La temp´erature d’entr´ee des r´eacteurs, la pression partielle d’hydrog`ene recycl´e et la charge sont les pa-ram`etres op´eratoires modifi´es. Les m´ethodes de calcul de l’enthalpie et de l’exergie sont d’abord d´etaill´ees puis les r´esultats des bilans thermodynamiques sur les proc´ed´es ´etudi´es (four et reformage catalytique du naphta) sont pr´esent´es.