Analyse Transport & Logistique

Les solutions techniques pour verdir le transport maritime

26 janvier 2021

Accélérer la transition énergétique du transport maritime conteneurisé est devenu une priorité. Dans cet article, nous passons en revue les solutions, à la fois pour les carburants et les technologies motrices, qui permettront d’atteindre les objectifs de l’OMI.

La transition énergétique dans le transport maritime conteneurisé est en route. Elle se conduit à marche forcée sous la pression de l’Organisation maritime internationale (OMI), dans le cadre d’un calendrier volontairement ambitieux relayé par de nombreuses instances supra-nationales, dont la Commission de Bruxelles. La Stratégie initiale de l’OMI en matière de réduction des gaz à effet de serre a été adoptée en 2018, et de nouveaux amendements ont été proposés fin 2020.

Comment tenir les objectifs de l’OMI ? Il apparaît que la réponse réside, à ce stade, dans des combinaisons de solutions. Nous pouvons faire un parallèle historique avec la mutation de la flotte de commerce à la fin du 19è siècle : la navigation mixte voile et vapeur a subsisté, le temps que la technologie vapeur ne supplante totalement les derniers clippers. Il y a fort à parier que ce scénario d’hybridation se répète à nouveau, le temps qu’une nouvelle technologie plus "définitive" ne se dégage vraiment.

Nous avons volontairement exclu de notre panorama les solutions basées purement sur l’électrique (batteries, moteur), même s’il existe déjà des bacs, des barges et des navires portuaires qui utilisent ces technologies. En raison des contraintes de stockage d’énergie, cette option ne peut en effet affirmer sa pertinence que pour de petites unités multipliant les temps de recharge à quai, et non pour des navires au long cours.

1/ Est-il possible de s’affranchir totalement d’un moteur à combustion interne à bord ?

Pour produire de l’énergie, les moteurs à combustion interne rejettent nécessairement des gaz brûlés. Trois technologies éprouvées montrent aujourd’hui qu’il existe des alternatives. Mais elles ne sont pas forcément adaptées à tous les usages, et ne sont pas toujours exemptes d’inconvénients.

  • Le vent

Les voiliers de type Neoline et les navires à turbovoiles utilisent l’effet de Magnus, associé à des propulsions auxiliaires électriques autonomes.

Avantages : Cette technologie présente incontestablement le meilleur bilan carbone total, si l’on additionne l’énergie produite à terre et l’énergie consommée à bord.

Inconvénients : Cette technologie est peu compatible avec la planification de voyages réguliers sans l’ajout de motorisations thermiques auxiliaires conséquentes. Elle est peu adaptée aux navires de très grande taille.

  • Le nucléaire

Cette technologie, qui a largement été éprouvée et a fait ses preuves au cours des 50 dernières années dans le cadre militaire, repose sur la production de vapeur à bord pour alimenter des turbines. Il n’y a pas d’autres rejets immédiats que de la vapeur d’eau. Actuellement, l’industrie nucléaire civile oriente la production vers une fabrication en série de micro-réacteurs mobiles, en ligne avec les besoins des navires.

Il existe peu d’exemples civils de recours à la propulsion nucléaire pour l’instant, mais l’on peut citer l’exemple des brise-glace russes.

Avantages : Ce type de propulsion répond au cahier des charges de l'OMI, avec zéro émission de gaz à effet de serre. Par ailleurs, cette technologie permet au navire de bénéficier d’une grande autonomie.

Inconvénients : La propulsion nucléaire pose en revanche le problème de l’impact environnemental du traitement des déchets, ainsi que de son acceptation politique. Elle soulève également des enjeux de sécurité.

  • L’hydrogène

L’hydrogène stocké à bord alimente une pile à combustible qui produit l’électricité nécessaire à la propulsion.

Avantages : Cette technologie répond aux objectifs de réduction des émissions de CO2 en mer.

Inconvénients : En revanche, elle déplace le problème sur la production de l’hydrogène, qui est aujourd’hui réalisée à 95% à partir de carburants d’origine fossile et à terre. Par ailleurs, on constate encore quelques réserves techniques sur la stabilité du stockage à bord.

2/ Quels sont les carburants les plus prometteurs pour garantir une baisse des émissions avec un moteur à combustion interne ?

Pour les 30 années à venir, la domination des moteurs à combustion interne pour la propulsion des navires reste le scénario le plus crédible. Mais il est possible d’en améliorer le bilan environnemental en jouant sur les carburants. Le sujet est passionnant et la recherche intense sur cette question. Une première étape majeure a été franchie l’an dernier, avec l’entrée en vigueur de la réglementation IMO 2020, qui interdit désormais de brûler du fuel lourd sans scrubbers. L’impact positif est immédiat, en termes d’émissions de carbone et de soufre.

Les recherches sur les carburants plus "propres" s’orientent vers des solutions combinées. À court terme, la technologie LNG + MGO est la plus compatible avec les objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre dans le transport maritime. C’est l’option retenue par le groupe CMA CGM. À moyen terme, la technologie ammoniaque + MGO semble en revanche avoir une longueur d’avance.

  • L’ammoniaque

L'ammoniaque est connu depuis les origines du moteur à combustion interne. Sa production de masse comme carburant a été écartée jusqu’à présent à cause de sa toxicité et de sa faible inflammabilité. Les essais de combustion les plus prometteurs pour cette technologie reposent sur une combinaison de 70% d’ammoniaque et 30% de Maritime Gas Oil (MGO).

Avantages : Comparé à l’hydrogène, l’ammoniaque se stocke plus facilement. Il est aussi plus disponible dans les ports. D’autre part, le coût de production à la tonne est très faible, et cette solution permet d’atteindre les objectifs fixés par l’OMI.

Inconvénients : Il s’agit d’un produit toxique, qui présente des risques sur de grosses quantités stockées sous forme liquéfiée. D’autre part, il est fabriqué massivement à partir d’énergies fossiles, ce qui déplace également le problème environnemental. Enfin, ce produit a besoin d’être mélangé avec un carburant fossile plus volatile dans la chambre de combustion pour offrir un rendement acceptable.

  • Le GNL couplé au MGO ou "flex fuel" 

Le gaz naturel liquéfié (GNL) permet de réduire de façon drastique les émissions de combustion, y compris carbonées, ce qui est son gros atout.

Avantages : Il ne nécessite que des modifications mineures des technologies de propulsion actuelles, ce qui permet d’atteindre rapidement des objectifs de réduction d’émission, et pour un investissement limité. Autre avantage de taille : la possibilité de fonctionner au MGO est maintenue si le GNL est momentanément indisponible.

Inconvénients : En dehors d’un besoin massif d’additifs de lubrification, cette technologie présente peu d’inconvénients, même si elle s’appuie purement sur des ressources fossiles.

  • Les MGO "blended" de nouvelle génération

Il s’agit d’intégrer une proportion grandissante de carburants issus de la production agricole (principalement des éthyles), ou bien de produits pétroliers recyclés de type huiles de vidange ou huiles végétales recyclées.

Avantages : La deuxième option peut contribuer à l’optimisation de certains déchets, par la réinjection dans une filière carburant.

Inconvénients : La production est coûteuse si elle n’est pas subventionnée (collecte, retraitement) et l’impact sur les émissions reste faible. D’autre part, dans le cas des carburants issus de la production agricole, le coût écologique est très controversé, en raison de l’utilisation massive d’eau et des arbitrages sur la finalité des cultures.

Crédit photo : @ A. Kerriou

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Expert du transport maritime depuis 25 ans, Jérôme met toute sa connaissance du secteur au profit d'Upply. Capitaine de navire dans l'âme, il est également l'auteur du Lexique anglais-français du transport maritime conteneurisé (Paris : CELSE, 2001).