Des approches optimisées pour la production de biocarburants dans les raffineries en place
Le secteur des transports est le plus tributaire des combustibles fossiles et a contribué à 37 % des émissions de CO2 des secteurs d’utilisation finale en 2021. Les biocarburants avancés sont des carburants de substitution prometteurs susceptibles de réduire considérablement l’empreinte carbone des secteurs des transports, qui sont connus pour être particulièrement difficiles à décarboner. Ces carburants remplacent les biocarburants de première génération existants par des matières premières non alimentaires. La matière première solide est liquéfiée et traitée pour produire une bio-huile qui est ensuite raffinée pour produire des biocarburants avancés. L’intégration de ces processus dans les raffineries existantes sera déterminante pour vraiment exploiter le potentiel des biocarburants avancés. Ce procédé exploitera les processus et les infrastructures de raffinage existants, ce qui permettra d’augmenter la production de carburants alternatifs aux combustibles fossiles pour un coût compétitif. Le projet 4REFINERY, financé par l’UE, a développé une nouvelle technologie de production de biocarburants pour diverses matières premières afin de faciliter une mise en œuvre efficace et rentable dans les raffineries en place.
Conversion primaire de diverses matières premières de la biomasse en bio-huile
La biomasse diffère des hydrocarbures issus des combustibles fossiles, notamment en raison de sa teneur en oxygène et du fait qu’il s’agit d’une matière première solide. Elle requiert une étape de conversion primaire, la liquéfaction en bio-huile, pour pouvoir être valorisée dans les raffineries actuelles. Les voies de liquéfaction les plus prometteuses sont la pyrolyse rapide et la liquéfaction hydrothermale (LHT). Selon le coordinateur du projet, Duncan Akporiaye, de SINTEF, «4REFINERY a évalué plusieurs approches d’intégration aux processus de raffinage afin d’optimiser l’efficacité et le coût de la conversion primaire des résidus forestiers, de l’eucalyptus et de la paille en utilisant les technologies complémentaires de pyrolyse rapide et de liquéfaction hydrothermale».
De la bio-huile à la bio-essence et au biodiesel: co-traitement dans les raffineries existantes
L’exploitation des raffineries existantes comprendra le co-traitement de la bio-huile et du pétrole brut. Le craquage catalytique fluide (CCF) et l’hydrotraitement (HDT) catalytique sont des procédés de raffinage importants qui décomposent les gros fragments de pétrole en flux d’hydrocarbures plus légers. 4REFINERY a exploré toutes les étapes principales des voies co-CCF et co-HDT pour les bio-huiles dans les processus de raffinage. Les principales conclusions révèlent que l’huile de pyrolyse légèrement traitée peut être intégrée dans la voie co-CCF, mais que la voie co-HDT requiert un traitement plus intense des bioliquides de pyrolyse. Des problèmes de compatibilité des bioliquides LHT dans le co-traitement avec le gazole de distillation directe (SRGO pour «straight run gas oil», produit par distillation avant toute autre conversion ou traitement) ont été constatés en raison de problèmes de solubilité. La distillation fractionnée et l’utilisation des distillats lourds ont toutefois permis une miscibilité totale dans le SRGO, ce qui laisse penser qu’il pourrait s’agir d’une voie prometteuse pour le co-traitement des bio-huiles et des combustibles fossiles.
Un outil pour aider les raffineries à déterminer les procédés optimaux
Le projet 4REFINERY a démontré que les procédés actuels de raffinage à base de combustibles fossiles pouvaient être reconfigurés pour produire des biocarburants avancés au stade commercial, sans qu’il soit nécessaire de construire des unités de production entièrement nouvelles. Ce potentiel a été concrétisé par le partenaire du projet, BTG Biomass Technology Group, qui a construit une unité commerciale en Suède en appliquant les concepts développés dans le cadre du projet. Parallèlement, le consortium et d’autres partenaires travaillent actuellement à l’extension de l’une des chaînes de valeur de 4REFINERY à la production de carburants aéronautiques et marins. Le projet a permis de mieux comprendre l’impact des différentes combinaisons de matières premières de la biomasse et des processus de traitement sur les caractéristiques des produits, et de mieux appréhender les effets de synergie. «4REFINERY était vraiment unique en ce sens qu’il a pu tester un très large éventail de chaînes de valeur alternatives, et a ainsi permis l’élaboration de modèles complets. Les résultats de ces études ont été intégrés dans un outil que peuvent utiliser les raffineries pour évaluer le potentiel de divers scénarios», conclut Duncan Akporiaye.
Mots‑clés
4REFINERY, raffineries, biocarburants, biomasse, pyrolyse, bio-huile, CCF, HDT, LHT, bioliquides, liquéfaction hydrothermale, hydrotraitement, craquage catalytique fluide
