Depuis 2019, le secteur de la pétrochimie, grand émetteur de carbone, explore la piste du vapocraquage électrique. Un défi immense dans un procédé extrêmement énergivore, dont une nouvelle étape a été franchie le 24 mars par le géant allemand BASF, associé à son compatriote Linde et au saoudien Sabic.
Les vapocraqueurs sont la base même de la pétrochimie. Ces vastes installations craquent à l’aide de vapeur les différentes molécules d’hydrocarbures, essentiellement du naphta et de l’éthane, pour les isoler. Ce qui permet d’obtenir des intermédiaires chimiques comme l’éthylène, le propylène, le butadiène ou des composés aromatiques essentiels à la chaîne de valeur chimique, notamment pour la production de plastiques. Mais les fours d’un vapocraqueur requièrent une énergie colossale, le processus nécessitant des températures de 800 à 850 degrés. Actuellement, les vapocraqueurs sont alimentés en gaz pour fonctionner.
BASF, fer de lance de l'électrification
Dans le cadre de sa transition énergétique, BASF réfléchit depuis deux ans à une alimentation électrique pour ses vapocraqueurs. Le groupe chimique allemand estime que l’électrification permettrait, à condition d’utiliser de l’électricité renouvelable (solaire ou éolienne), de réduire de 90% les émissions de CO2 des vapocraqueurs. BASF travaille ainsi sur ce concept, avec l’objectif d’y parvenir à l’horizon 2024-2025 pour ses propres installations. Selon un porte-parole, les documents d’ingénierie de base sont en cours de finalisation et pourraient mener prochainement "à un possible investissement dans une unité pilote".
Le 24 mars, BASF a précisé travailler avec le chimiste saoudien Sabic sur son concept de vapocraqueur électrique, en association avec le groupe allemand Linde, spécialiste des gaz industriels et de l’ingénierie. Les trois partenaires affirment avoir mis au point un concept et entendent démontrer sa pertinence et sa faisabilité. BASF, Sabic et Linde visent ainsi la construction d’une unité de démonstration "multi-mégawatts" sur le gigantesque complexe chimique de BASF à Ludwigshafen, en Allemagne, début 2023. Pour le financement, les trois partenaires entendent obtenir des aides européennes accordées dans le cadre de projets de décarbonation dans l’industrie.
Consortium européen Cracker of the future
En août 2019, BASF a également rejoint le consortium Cracker of the future, qui réunit cinq autres acteurs : Borealis, BP, LyondellBasell, Sabic et Total. Tous sont impliqués dans ce qui correspond au plus grand cluster pétrochimique au monde (350 000 salariés, 180 milliards de chiffre d’affaires annuel), étendu entre les Flandres (Belgique), les Pays-Bas, et la Rhénanie du Nord-Westphalie en Allemagne. Le projet est mené sous l’égide du Brightlands Chemelot Campus, un pôle européen dédié à l’économie circulaire et implanté aux Pays-Bas. L’objectif du consortium est d’étudier les options techniques et de déterminer une solution technologiquement et économiquement viable. Walter Vermeiren, président du consortium, indique que « treize concepts physiques, parfois utilisés dans d’autres secteurs industriels, ont été étudiés. La première phase de l’étude a permis de la ramener à cinq options technologiques, que la phase suivante réduira à deux options en vue d’un prototypage ». Le consortium vise un pilote de taille recherche en 2025 et un pilote de démonstration en 2030.
Walter Vermeiren précise que les partenaires sont convaincus que « c’est faisable. A petite échelle, des équipements électriques peuvent chauffer jusqu’à 1000 degrés. Mais ça n’existe pas encore à grande échelle ». Le problème majeur sera aussi l’accès à une électricité décarbonée, à un prix compétitif. « Chauffer au gaz est aujourd’hui deux fois moins cher qu’à l’électricité », observe Walter Vermeiren. Ajoutant qu’« une fois que l’accès à une électricité décarbonée sera généralisé, la pétrochimie pourra suivre. Les deux doivent évoluer en même temps ».
En juin 2020, un autre projet a été annoncé, entre l’américain Dow et le britannique Shell. La collaboration est centrée sur la mise au point d’une technologie d’électrification renouvelable pour les vapocraqueurs d’éthylène. Avec l’objectif de déployer cette technologie sur des installations opérationnelles aujourd’hui. Mais actuellement, aucun des deux partenaires n'étaie les avancées du projet.
