Solides

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Description globale

 

Les combustibles fossiles solides retenus dans la Base Carbone® sont les suivants :

Des charbons (tourbe, lignite, houille, anthracite...)

 

Il existe une grande variété de type de charbons liée à des niveaux de houillification différents. Ils se distinguent notamment par leur humidité, leur teneur en carbone ou leur pouvoir calorifique différents. Il n'existe pas de définition unique internationalement retenue permettant de classifier précisément les charbons. Toutefois, on peut garder à l'esprit les ordres de grandeur suivant :

 

Type de charbon

Teneur en carbone

PCI (valeur France)

PCI (valeur Europe)

Tourbe

50 à 55%

11,6 GJ /tonne

9,8 GJ /tonne

Lignite

55 à 75%

17 GJ /tonne

11,9 GJ /tonne

Houille

75 à 90%

32 GJ /tonne

-

Anthracite

90 à 95%

26,7 GJ /tonne

26,7 GJ /tonne

 

Dans les centrales électriques au charbon, on utilise du charbon à vapeur.

 

Les schistes bitumineux

 

Les schistes bitumineux ne sont pas à proprement parler des combustibles fossiles . Il s'agit de roches sédimentaires à grain fin contenant des kérogènes (substance intermédiaire entre la matière organique et les combustibles fossiles). L'exploitation des schistes bitumineux a été délaissée pour des raisons économiques.

 

Des cokes de charbon (coke de houille, coke de lignite) et le coke de pétrole

 

Ensuite, les cokes de charbons sont les combustibles obtenus par pyrolyse du charbon à coke dans des cokeries. Ils sont principalement utilisés en sidérurgie pour réduire le minerai de fer dans un haut-fourneau afin d’obtenir la fonte qui est ensuite transformée en acier.

 

Enfin, le coke de pétrole est un coproduit issu du raffinage du pétrole. Il est utilisé comme combustible ou comme matériau pour la fabrication d'électrode.

 

Des déchets dont une partie est issue de l'industrie pétrochimique (plastiques, pneumatiques, ordures ménagères)

 

Les combustibles de substitution issus des pneus usagés sont plébiscités depuis de nombreuses années dans les industries énergivores, et plus particulièrement en cimenterie. Grâce à son pouvoir calorifique élevé, entre celui du charbon et du pet coke, il se révèle être très intéressant en substitution des énergies fossile. En plus d'être un combustible alternatif, le pneu usagé possède l'intérêt de contenir une partie de carbone biogénique. En effet, la gomme de celui-ci est en partie issu de l'hévéa, qui est cultivé pour la production de caoutchouc naturel.

 

comb_fossile_broyat

 

 

Émissions amont

 

Cas des charbons & autres combustibles fossiles solides hors déchets

 

Les valeurs des émissions amont des combustibles fossiles solides sont tirées d’une étude de l’IFP sur les émissions liées à l’extraction et au transport du charbon pour la France, sachant que l'essentiel de notre consommation est importée par voie maritime de pays exportateurs (Australie, États-Unis et Afrique du Sud pour les trois premiers avec une certaine stabilité depuis le début des années 2000). Elle fait état de 7,6 grammes équivalent CO2 par MJ d’énergie finale dont 2,2 pour le transport.

 

La faiblesse de la part liée au transport est due au fait que ce dernier est pour l’essentiel maritime. Cette contribution change peu si l’exportation se fait depuis un pays plus proche ou plus lointain. Il en irait tout autrement si l’importation se faisait par voie terrestre, le train ayant une efficacité à la tonne.km 10 à 20 fois plus faible que celle d’un gros minéralier. La distance de provenance serait alors un déterminant important des émissions amont. Ainsi, puisque le transport du charbon se fait principalement par voie maritime, c’est sa qualité qui influe surtout sur les émissions par tep.

 

charbon_origine

Source : Chiffres clés de l’énergie, Octobre 2010

 

 

Faute de disposer de données particulières pour les autres combustibles solides, nous appliquerons les mêmes émissions à l’ensemble des types de charbon.

 

Combustible

t de gaz par TJ PCI

Total
(CO2e/TJ PCI)

Total
(kg CO2e/kWh PCI)

Total
(kg CO2e/Tep)

Extraction et process

Transport

CO2

CH4

CO2

CH4

Charbon

1,1

0,185

2,2

0

7,925

0,0285

333

Facteurs d’émissions amont des combustibles fossile solides par unité énergétique

 

Pour le coke de pétrole, nous utilisons les émissions amont du fioul lourd, soit 12,4 tCO2e/TJ..

 

 

Cas des déchets : pneumatiques usagés

 

Les émissions « amont » des pneumatiques usagés sont issues de l’ « Analyse de cycle de vie pour les différentes voies de valorisation des pneus usagés », réalisée par Aliapur 2009.

 

Pour cela, le cheminement des PUNR depuis le gisement jusqu’à la valorisation a été reconstitué, soit :

Collecte des pneus usagés des détenteurs vers les centres de tri. Les véhicules utilisés assurent un transport en « vrac » ou en « benne » ;

Transfert des PUNR des centres de tri vers les plateformes de transformation. C’est au niveau de ces plateformes que les PUNR sont convertis en broyats et en granulats. Dans un nombre important de cas, ce transfert n’a pas lieu car le centre de tri et la plateforme de transformation sont intégrés et se trouvent en un même lieu ;

Transport des PUNR vers les valorisateurs. Deux cas peuvent se présenter dans cette dernière étape : 1) Si la valorisation a lieu en France, les PUNR sont directement acheminés vers les valorisateurs. 2) Si la valorisation a lieu au Maroc, en Finlande ou en Suède (cimenterie, chaufferie urbaine), les pneus transitent au préalable par des plateformes de transit (préacheminement) avant envoi par bateau vers les valorisateurs (acheminement principal), puis éventuellement sont transportés sur une courte distance (post-acheminement).

 

Hormis le transport, les émissions dues au broyage des pneus usagés ont également été modélisées. En effet, les pneus entiers doivent être broyés avant d’être valorisés dans certaines filières : cimenterie, chaufferie urbaine, bassins infiltrants, aciéries et fonderies. Le broyage consiste en une découpe des pneus sous forme de fragments de taille d’une dizaine de centimètres environ.

Les éléments suivants ont été pris en compte dans la modélisation de l’étape de broyage :

Consommations énergétiques et consommables : électricité, gaz naturel, diesel, GPL, huiles

Eau : refroidissement

Sachant que pour 1 t de PUNR entrant, la quantité de broyats produite est indépendante de la technologie utilisée (rendement de 100%).

Il ressort que l’étape de broyage a une contribution limitée au bilan global des voies de valorisation, elle est considérée comme négligeable devant les impacts dus aux transports.

 

In fine, pour un mix combustible moyen France, nous retenons un ordre de grandeur d’émission amont de 1,55 kg eq. CO2/GJ PCI.

 

 

Emissions combustion

 

Cas des charbons & autres combustibles fossiles solides hors déchets

 

Les facteurs d’émission par unité d’énergie (CO2/GJ) liés à la combustion et les contenus énergétiques par unité de poids (GJ/t) des principaux combustibles solides sont issus :

Des valeurs par défauts pour les installations soumises à l'EU-ETS101

Du rapport OMINEA 2011 du CITEPA pour la France102

De la décision 2007/589/CE de 2007 pour l’anthracite103

 

La part CH4 et N2O de ces facteurs d'émissions sont des valeurs moyennes pour sources fixes.

 

 

Combustibles fossiles solides

Amont

(tCO2e/TJ)

Combustion (t de gaz /TJ)

Combustion (tCO2e/TJ)

CO2f

CH4

N2O

Charbon à coke

7,9

95

0,001

0,0030

95,9

Charbon à vapeur

7,9

95

0,001

0,0030

95,9

Charbon sous-bitumineux

7,9

96

0,001

0,0030

96,9

Houille

7,9

95

0,010

0,0030

96,1

Agglomérés de houille

7,9

95

0,001

0,0030

95,9

Lignite

7,9

100

0,015

0,0030

101

Briquettes de lignite

7,9

98

0,015

0,0030

99,3

Tourbe

7,9

110

0,001

0,0015

111

Anthracite

7,9

98,3

0,001

0,0015

98,8

schistes bitumineux

7,9

107

0,001

0,0015

107

Coke de houille

7,9

107

0,010

0,0030

108

Coke de lignite

7,9

108

0,010

0,0030

109

Coke de pétrole

12,4

96

0,003

0,0025

96,8

Facteurs d’émissions liés à la combustion en tCO2e/TJ PCI

 

 Cas combustibles fossiles solides type déchets : pneumatiques usagés

 

Deux typologies de pneumatiques sont proposées : véhicule léger & poids lourd, qui représentent plus de 93% des volumes collectés chaque année. A noter que la proportion entre les pneus VL et PL est stable depuis plusieurs années, avec des moyennes respectives de 83% / 17% sur la période 2015-2018, permettant in fine la proposition d’un contenu moyen.

Aliapur a réalisé en 2019 une campagne de caractérisation similaire à deux campagnes précédentes de 2008 et 2015, permettant de confirmer les évaluations des contenus GES par échantillonnage. On observe une bonne stabilité des différents facteurs d'émission sur cette période de dix ans, notamment sur la part des émissions liées au carbone non biogénique.

 

En kgCO2 / GJ

CO2 fossile

CO2 biogénique

Pneus VL France

62

27

Pneus PL France

43

45

Mix moyen France

59

30

 

 

Facteurs d’émissions  

 

Cas des charbons & autres combustibles fossiles solides hors déchets

 

On peut convertir les facteurs d'émissions massiques ci-dessus en facteurs d'émissions énergétiques grâce aux PCI. On calcule les totaux amont + combustion suivants :

 

Combustibles fossiles solides

Amont + Combustion (en kgCO2e / …)

GJ

kWh

tep

tonne

Charbon à coke

104

0,374

4360

2700

Charbon à vapeur

104

0,374

4360

2700

Charbon sous-bitumineux

105

0,377

4400

2100

Houille

104

0,375

4370

3330

Agglomérés de houille

104

0,374

4360

3320

Lignite

109

0,393

4590

1860

Briquettes de lignite

107

0,386

4500

1820

Tourbe

118

0,426

4970

1370

Anthracite

106

0,384

4480

2850

schistes bitumineux

115

0,414

4830

1080

coke de houille

116

0,418

4880

3250

coke de lignite

117

0,421

4920

1990

coke de pétrole

109

0,393

4590

3500

Ordures ménagères

96

0,346

4030

-

Pneumatiques

85

0,306

3570

-

Plastiques

75

0,270

3150

-

Facteurs d’émissions amont et combustion des combustibles solides

 

 

  Cas combustibles fossiles solides type déchets : pneumatiques usagés

 

In fine, les facteurs d’émissions proposés se décomposent de la manière suivante :

 

En kgCO2/GJ

Amont

Combustion – CO2 fossile

Combustion – CO2b

Véhicules légers

1,55

62

27

Poids lourds

1,55

43

45

Mix moyen France

1,55

59

30

 

L'incertitude sur ces valeurs est proposée à 20%, correspondant à l'écart-type maximal observé sur la partie biogénique des pneus PL. Les autres facteurs d'émission ont des incertitudes plus faibles, inférieures à 10%.

 

Données « Label E+/C- »

 

label_PEBNDans le cadre des réflexions sur la Performance Environnemental des Bâtiments Neufs (PEBN), des travaux ont été menés pour établir un référentiel « Energie-Carbone » à mettre en œuvre dans le cadre de l’expérimentation nationale du Label E+/C-. Les facteurs d’émissions associés ne sont à utiliser que dans ce cadre très précis.

Plus d’informations sur le site de l’expérimentation.

 

 

 

Sources :

[101] Arrêté du 31 octobre 2012 relatif à la vérification et à la quantification des émissions déclarées dans le cadre du système d'échange de quotas d'émission de gaz à effet de serre pour sa troisième période (2013-2020)

[102] Rapport OMINEA 2011, CITEPA

[103] Décision 2007/589/CE définissant des lignes directrices pour la surveillance et la déclaration des émissions de gaz à effet de serre, conformément à la directive 2003/87/CE du Parlement européen et du Conseil

[943] MEEM - MLHD - Référentiel Bâtiment « Energie-Carbone » - Label E+/C-