La demande en produits industriels devrait augmenter à mesure que l’économie progresse et que le niveau de vie augmente dans les pays en voie de développement. Pour répondre à cette demande, le monde aura besoin de moyens de production plus économes en énergie et générant moins de gaz à effet de serre que ceux actuellement disponibles. Depuis l’an 2000, ExxonMobil a réduit ses émissions et a évité d’émettre près de 350 millions de tonnes grâce à ses projets d’amélioration de l’efficacité énergétique et de cogénération. De plus, le groupe continue de cibler ses recherches sur la conception d’équipements, les séparations de dernière génération, la catalyse et les configurations de procédés dans le cadre d’efforts plus larges pour favoriser une production à faible consommation d’énergie.
Des procédés de fabrication économe en énergie
Repenser la conception des équipements : Repenser la conception d’un équipement peut favoriser une réduction majeure de la consommation d’énergie, même dans les procédés de séparation traditionnels tels que la distillation. Par exemple, l’utilisation de colonnes à parois divisée, un concept découvert et développé par ExxonMobil, permet de combiner une série de tours de distillation en une seule, ce qui permet de réaliser d’importantes économies d’énergie et d’investissement. Des économies d’énergie de l’ordre de 50 % ont été demontrées sur la raffinerie ExxonMobil de Fawley au Royaume-Uni1.
Réinventer les séparations : Les scientifiques d’ExxonMobil collaborent avec des chercheurs du Georgia Institute of Technology et de l’Imperial College London sur des technologies de membranes qui pourraient permettre de réduire les émissions de dioxyde de carbone ainsi que l’énergie nécessaire des processus thermiques du raffinage (distillation). Les résultats de recherche publiés dans la revue Science2démontrent le potentiel pour le fractionnement non thermique du pétrole brut léger par une combinaison de « tris » de molécules par classe et par taille. Avec l’essence et le kérosène, les premiers prototypes se sont montrés deux fois plus efficaces que les membranes commerciales les plus sélectives actuellement utilisées.
Analyse du cycle de vie
L’analyse du cycle de vie (ACV) est la méthode scientifique privilégiée pour estimer l’impact environnemental des procédés et des produits énergétiques. Lorsque l’on compare différentes technologies énergétiques, il est essentiel d’inclure toutes les émissions au long du cycle de vie de chaque option. Chaque étape émettant n’importe quel type de gaz à effet de serre doit être incluse afin d’estimer correctement l’empreinte totale des émissions. Cela comprend les émissions liées à la production de la ressource, aux étapes de conversion et de transport et, enfin, à la consommation de carburant par l’utilisateur final (par exemple, dans un véhicule ou dans une centrale électrique).
ExxonMobil a collaboré avec la MIT Energy Initiative dans le but de développer un nouvel outil d’ACV tenant compte des multiples technologies représentant la majorité des émissions de gaz à effet de serre. Cet outil, appelé SESAME3 (Sustainable Energy System Analysis Modeling Environment), qui est basé sur des sources issues du domaine public très bien documentées ,permet d’effectuer des analyses du cycle de vie complètes pour plus de 1 000 procédés technologiques, depuis les sources d’énergie primaires ; jusqu’aux produits ou services finaux, y compris ceux des secteurs industriels, résidentiels, de l’électricité et des transports.
Pour avoir un impact significatif, les technologies de réduction des gaz à effet de serre doivent également être disponibles à moindres coûts L’utilisation de l’analyse techno-économique (ATE) permet de déterminer quels sont les moyens les plus efficaces et les plus abordables pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux tout en réduisant les émissions de gaz à effet de serre. L’ATE contribue également à éclairer de manière transparente l’élaboration des politiques.
L’ATE sera prochainement associé au modèle SESAME. Une fois cet ajout terminé, le modèle SESAME permettra de comparer les émissions et les coûts des technologies énergétiques dans tous les secteurs à l’échelle du système. Il sera accessible publiquement en tant qu’outil Web transparent et open-source conçu à la fois pour les experts et les utilisateurs.
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Sources :
1 B. Slade, B. Stober, D. Simpson, Dividing wall column revamp optimises mixed xylenes production, IChemE, Symposium Series No. 152, (2006).2
2 K. Thompson, R. Mathias, D. Kim, J. Kim, N. Rangnekar, J. Johnson, S. Hoy, I. Bechis, A. Tarzia, K. Jelfs, B. McCool, A. Livingston, R. Lively, M. Finn, N-Aryl-linked spirocyclic polymers for membrane separations of complex hydrocarbon mixtures, Science 369 (6501) (2020) 310-315.3
3 E. Gencer, S. Torkamani, I. Miller, T. Wu, F. O’Sullivan, Sustainable energy system analysis modeling environment: analyzing life cycle emissions of the energy transition, Applied Energy 277 (2020) 115550.
