Vercane : décarboner la production du verre

© Guillaume Crochez
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Tout comme de nombreux secteurs industriels, le verre doit accélérer sa décarbonation. Le programme de R&D Vercane, tout juste débuté, devrait prochainement fournir quelques pistes de réflexion, en évaluant différents vecteurs énergétiques neutres en carbone, en fonction notamment des contextes locaux. 

Si la filière du verre a œuvré ces dernières décennies à optimiser son efficacité énergétique, sa décarbonation reste un enjeu essentiel. Responsable de l’émission de 3 millions de tonnes de CO2 par an, il est un des neuf secteurs industriels ciblés par le plan France Relance, présenté cet été par le Gouvernement. Provenant essentiellement (70-80 %) de la fusion du verre, ces émissions de CO2 sont toutefois difficiles à réduire. Pour aider à la décarbonation de cette industrie, un programme de R&D, soutenu par l’Ademe, a été lancé mi-octobre. Baptisé Vercane (VERre CArbone NEutre) et coordonné par Engie, il vise d’une part à étudier différentes filières énergétiques neutres en carbone pouvant être compatibles avec le procédé de fusion de verre, et d’autre part à explorer les possibilités d’adaptation des fours préexistants à ces nouveaux vecteurs énergétiques. Deux acteurs industries –SaverGlass et Verescence – participent à ce programme et apporteront leurs expertises et savoir-faire dans l’élaboration du verre dans les fours de fusion, tandis qu’un partenaire technologique, Fives, sera en charge de l’analyse des enjeux liés à la conversion technologique des fours. «Les solutions étudiées ne seront pas immédiates et vont avoir une incidence sur le cœur du process de fabrication du verre, d’où la nécessité de s’entourer de partenaires industriels et technologiques pour ce projet», souligne Ludovic Ferrand d’Engie. Les deux industriels qui ne sont pas concurrents – Saver Glass fabriquant des flacons de parfums et Verescence des bouteilles d’alcool et de vin – ont en outre «l’avantage d’avoir un parc de fours assez différents ce qui nous permet de couvrir un large spectre de technologies sur lesquelles ces nouvelles sources énergétiques pourront être mises à l’épreuve», précise-t-il.

Analyse des ressources territoriales

D’une durée de 18 mois, la première phase de Vercane comporte ainsi deux grands axes de travail. Le premier est le développement d’outils méthodologiques qui auront vocation à identifier les vecteurs neutres en carbone activables sur un territoire donné. «En effet, l’avenir énergétique sera plus complexe que notre passé énergétique où le recours au gaz naturel était dominant. Il faudra désormais être adaptable et activer les bons mix énergétiques en fonction des contextes locaux», explique Ludovic Ferrand. Les outils méthodologiques conçus permettront ainsi de déterminer en quelle quantité et avec quel impact carbone ces futurs vecteurs énergétiques seront mobilisables sur le territoire industriel ciblé. «L’intérêt de cette approche territoriale est évident car on peut passer beaucoup de temps à mettre en place une solution sur un site, mais encore faudra-t-il avoir le flux de vecteurs énergétiques disponibles», appuie Bruno Malphettes chef de projet chez Fives. La liste des vecteurs énergétiques pressentis pour l’usage sur fours verriers reste donc large : l’hydrogène, les bioressources (biogaz, biomasse plus ou moins transformée), et la surélectrification. «Et une solution retenue sur un territoire ne sera donc peut-être pas valable sur un autre», ajoute Philippe Uginet, responsable élaboration verre chez Verescence. Que ce soit pour les bioressources ou pour l’hydrogène décarboné, le sujet de l’approvisionnement sera central.

Enjeux technologiques et économiques

Le deuxième axe de travail portera davantage sur les technologies de fours et leur éventuelle adaptation. L’objectif est d’identifier les enjeux inhérents à la mise en œuvre de ces vecteurs énergétiques sur les différentes technologies de fours verriers (four à oxygène, four à récupérateur métallique et four dit à boucle). «On va s’appuyer sur l’expérience et l’expertise de nos partenaires pour recenser les problèmes et verrous à lever. Des outils de simulation seront également sollicités», indique Ludovic Ferrand. Si la plupart des technologies sont en effet matures, la question est de savoir comment les activer, dans quelles conditions et à quels coûts. «Par exemple, la surélectrification n’est pas réellement une rupture technologique. Cela nécessitera avant tout un saut en termes d’investissements et de coûts de fonctionnement, qui ne sera pas applicable partout et par tous», estime Bruno Malphettes. Cela ne veut toutefois pas insinuer qu’il n’y aura pas de contraintes technologiques à prendre en compte, notamment une remise en cause des méthodes de conduite et de fonctionnement. «Ce n’est pas la même manière de produire du verre, ni d’élaborer certaines teintes. Il y a un apprentissage à faire qui n’est pas encore maîtrisé aujourd’hui. C’est d’ailleurs l’enjeu du projet du four du futur mené au niveau européen», précise Philippe Uginet. «Il faut également garder en tête que les conversions de four vers une technologie plus électrifiée prendront du temps et nécessiteront plusieurs campagnes.» L’hydrogène, mis en avant actuellement, sera bien évidemment étudié. Ce vecteur combustible permet d’atteindre des températures de combustion très élevées, et de conserver, contrairement à la surélectrification, les mêmes procédés de fonte et de production du verre qu’aujourd’hui. Il faudra quand même évaluer l’impact sur le process de fabrication de cette combustion qui risque de changer la flamme et son émissivité, la teneur en eau, son impact sur les réfractaires ainsi que les échanges avec le verre en cours de fabrication. «Beaucoup de paramètres qui restent encore des inconnues à ce jour», note le responsable de Verescence. Enfin, le recours aux bioressources semble forcément très pertinent et relativement plus aisé, même si dans le cas du biogaz, les problématiques liées à la conception des chambres de combustion devront être traitées. «Grâce aux expertises, on pourra mettre sur la table le champ des possibles le plus vaste, tout en le restreignant aux solutions qui ont le plus de chances d’être utilisées sur four d’un point de vue économique, technique et environnemental», conclut Ludovic Ferrand. Le but final de cette première phase sera ensuite d’associer ces deux grands axes de travail afin d’identifier les meilleurs candidats et mix énergétique pour chaque territoire, et préparer au mieux la seconde étape de Vercane : le déploiement de démonstrateurs industriels à grande échelle.


Four du futur

Outre le programme Vercane, les industriels Verescence et SaverGlass sont aussi parties prenantes d’un autre projet mené à l’échelle européen : “Furnace of the Future”. Ce sont en effet vingt fabricants européens d’emballages en verre qui se sont unis pour construire le premier four électrique hybride de grande capacité, dont le premier pilote est prévu en 2022. Le remplacement de 80 % du gaz naturel par de l’électricité décarbonée devrait réduire de 60 % les émissions des fours. Cette nouvelle technologie permettra en outre d’utiliser des taux élevés de verre recyclé, ce qui n’est actuellement pas possible avec les fours électriques traditionnels. «Chaque tranche additionnelle de 10 % de verre recyclé dans le four pourrait offrir une réduction supplémentaire de 5 % des émissions de CO2 et de 3 % de la consommation énergétique», a annoncé la Fédération européenne du verre d’emballage.

 

LIEN(S) : Cet article est paru dans le n°656

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