Les faits sur les carburants à faibles émissions de carbone pour équipements lourds

Une transition énergétique visant à réduire les émissions de carbone est présentement en cours sur toute la planète. Les industries des carburants renouvelables et du transport par poids lourds font toutes deux partie de cet effort. Les fabricants d'équipement lourd et les producteurs d'énergie ont réalisé des progrès importants dans leur quête de solutions à émissions de carbones plus faibles afin de remplacer les carburants diesel traditionnels. Dans cet article, nous examinons les produits de rechange disponibles sur le marché qui font déjà des percées dans certains segments de l'industrie.

Diesel renouvelable et biodiesel

Les termes « diesel renouvelable » et « biodiesel » sont souvent utilisés de manière interchangeable, bien que ces carburants soient produits de façon différente. Tant le diesel renouvelable que le biodiesel sont dérivés des mêmes matières premières (les matières brutes utilisées pour créer le carburant), soit de l'huile de soya, de l'huile de cuisson usée, du suif et d'autres huiles d'origine végétale ou animale. La principale différence est dans la manière dont chacune de ces matières premières est traitée pour être transformée en carburant, ce qui affecte leur composition.

Le diesel renouvelable est transformé en raffinerie, de façon similaire aux méthodes employées pour le diesel traditionnel. Les matières premières renouvelables peuvent être mélangées à des matières premières d'origine fossile dans un procédé de raffinage traditionnel qui produit un hydrocarbure contenant un pourcentage de matières provenant de sources renouvelables. En revanche, le biodiesel n'est pas produit dans une raffinerie, mais plutôt par un procédé nommé « transestérification », une réaction chimique obtenue par la conversion des triglycérides dans les matières premières en esters méthyliques d'acide gras combustibles.

Le diesel renouvelable est communément appelé « carburant d'appoint », ce qui signifie qu'il peut être utilisé dans un moteur diesel. Une variété de mélanges constitués de diesel renouvelable et de biodiesel sont maintenant disponibles sur le marché. Habituellement, le biodiesel est limité à 20 % du volume d'un mélange, alors que le diesel renouvelable peut être utilisé tel quel avec pas plus de 0,1 % de diesel traditionnel. Un parc de véhicules peut commencer à utiliser ces carburants sans avoir à investir dans de nouvelles technologies de moteur.

L'intensité carbonique sur la durée de vie d'un carburant diesel renouvelable ou biodiesel peut varier considérablement, en fonction des matières premières, de la technologie de traitement et de l'utilisation qu'on en fait. Comme les diesels renouvelables et les biodiesels sont dérivés de matières premières renouvelables, ces carburants ont une intensité carbonique plus faible que le diesel traditionnel sur leur durée de vie. 

Le principal obstacle à l'adoption généralisée du diesel renouvelable et du biodiesel est la disponibilité encore relativement insuffisante des matières premières, des sources de celles-ci, des usines de traitement et de la chaîne de distribution, afin de répondre adéquatement à la demande en approvisionnement des stations-service de détail et commerciales. Chevron a commencé à vendre ces mélanges de carburant partout en Californie et planifie installer plus de terminaux, fournir un volume plus élevé et offrir des mélanges supplémentaires qui disposent de quantités croissantes de matières premières renouvelables. L'acquisition récente par Chevron du Renewable Energy Group (REG) et sa nouvelle coentreprise Bunge Chevron Ag Renewables contribueront à atteindre l'objectif d'augmenter la capacité de production de carburants renouvelables à 100 000 barils par jour d'ici 2030. 

Gaz naturel renouvelable et comprimé

Le gaz naturel comprimé ou GNC est utilisé depuis les années 1970. Bien que son adoption comme carburant pour le transport ait été lente aux États-Unis, ce produit connaît une certaine renaissance depuis quelques années en raison de l'introduction de nouvelles sources renouvelables. Le gaz naturel a été largement utilisé pour les cuisinières domestiques et les chauffe-eau, mais son application comme produit destiné au transport par poids lourds augmente de jour en jour. Contrairement au diesel renouvelable et au biodiesel, le GNC ne peut pas être utilisé dans un moteur diesel traditionnel. Les véhicules équipés de moteurs au gaz naturel ne requièrent pas de systèmes de post-traitement perfectionnés, comme c'est le cas d'un moteur diesel, afin de répondre aux exigences en matière d'émissions de gaz d'échappement. Ceci élimine également le besoin d'un fluide d'échappement diesel ou d'un entretien périodique du filtre à particules de moteur diesel.

Comme les GNC et les carburants diesel existent dans des états différents (gaz et liquide), leur consommation est comparée sur une base d'équivalence énergétique. Un véhicule propulsé au GNC, comme un véhicule propulsé à l'essence, procurera une économie de carburant plus faible que celles obtenues pour un véhicule propulsé au diesel, selon une base d'équivalence énergétique. Les pertes par pompage attribuées à un papillon d'admission et à un taux de compression réduit sont les principaux facteurs de cette réduction d'efficacité. Le GNC est vendu en unités de gallons équivalents d'essence ou de diesel. Lorsqu'on compare les prix du GNC et du diesel, toutefois, le GNC est souvent plus attrayant sur le plan du coût au kilomètre et du coût total de possession. L'intensité carbonique sur la base de la durée de vie du gaz naturel traditionnel est légèrement plus faible que celle du diesel. Toutefois, lorsque les sources renouvelables sont liées au GNC, l'intensité carbonique sur la durée de vie globale peut s'avérer beaucoup plus faible.

Le gaz naturel renouvelable, c.-à-d. le biométhane, peut être dérivé de plusieurs sources, comme les exploitations de bétail, les sites d'enfouissement, les usines de traitement des eaux usées et les installations de déchets organiques, qui recueillent les matières provenant de sources diverses.

L'accélération de l'adoption à l'échelle commerciale du GNC par l'industrie du transport requiert des progrès tant sur le plan de la disponibilité des véhicules fonctionnant au gaz naturel que sur le plan de l'accès à une infrastructure de ravitaillement en carburant. En ce qui concerne les véhicules, Cummins est en train d'élargir sa gamme de moteurs au GNC avec un nouveau moteur de 15 L dont le lancement est prévu pour 2024. Et sur le plan du ravitaillement en carburant, des fournisseurs comme Chevron travaillent à développer un réseau stratégique de sites de ravitaillement en GNC. Contrairement aux stations-service traditionnelles, le gaz naturel est fourni par pipeline aux sites, comprimé à partir de l'équipement sur place, puis dispensé directement dans les réservoirs à GNC du véhicule. Les principales cibles sont les tracteurs poids lourds de catégorie 8 et, principaux utilisateurs actuellement, les exploitations dont les véhicules retournent à la base, c'est-à-dire au même établissement chaque nuit, pour être ravitaillés. Les segments habituels comprennent les services de livraison de paquets, les transporteurs de déchets et les réseaux de transport en commun. Le défi d'une adoption plus vaste est double : accroître la demande tout en construisant l'infrastructure qui permettra d'y répondre.

Pour ce qui est de l'approvisionnement en GNC, Chevron collabore avec les producteurs laitiers, les compagnies de gestion des déchets et d'autres tiers pour récupérer les biogaz qui résultent de leurs exploitations pour les convertir en GNC. La récupération des biogaz des fermes laitières et des sites d'enfouissement visant à propulser un véhicule représente des baisses d'environ 400 % et 50 %, respectivement, en matière d'intensité carbonique sur le cycle de vie comparativement au diesel traditionnel, selon la norme des carburants à faible teneur en carbone de la Californie. Après son traitement, le GNC approvisionne le réseau de gaz naturel et aide à remplacer le gaz naturel traditionnel au sein de ce même réseau. L'achat de GNC auprès de Chevron, de ses détaillants ou de ses distributeurs contribuera à soutenir ces efforts pendant que ces réseaux se développent au fil du temps.

Bien que des efforts supplémentaires soient nécessaires pour rendre le diesel renouvelable, le biodiesel et le gaz naturel comprimé disponibles à plus grande échelle, la technologie existe aujourd'hui pour offrir à l'industrie du transport par poids lourds des carburants haute performance offrant une intensité carbonique plus faible sur le cycle de vie et des avantages opérationnels, le tout contribuant à une réduction des coûts d'exploitation. Pour le moment, ces carburants représentent un moyen pour les entreprises du secteur du transport de commencer à répondre aux objectifs ambitieux de réduction d'utilisation du carbone sur la base du cycle de vie.