Décarboner l’industrie lourde : explorer l’approche à travers les plans de transition sectoriels et par territoire

Conseil ·

En concertation avec les acteurs des filières les plus consommatrices d’énergie (sucre, ciment, acier, aluminium, chimie, verre, papier-carton), l’ADEME a élaboré des plans de transition sectoriels (PTS) pour définir des trajectoires de décarbonation. Cette approche sectorielle a ensuite été déclinée à l’échelle territoriale en opérant l’appel à projets Zones industrielles bas carbone (ZIBaC), qui permet en partenariat avec les acteurs du territoire de construire des trajectoires de décarbonation à l’échelle des zones industrielles françaises les plus émettrices.

Qu’est-ce qu’un plan de transition sectoriel (PTS) ?

Pilotés par le Service Industrie de l’ADEME dans le cadre du projet Finance ClimAct financé par le programme LIFE de la Commission européenne, les plans de transition sectoriels (PTS) visent à favoriser l’investissement dans la transition écologique de l’industrie énergo-intensive française. Ils permettent d’élaborer des trajectoires de décarbonation en proposant différents scénarios permettant de concrétiser les objectifs énergie-climat de la France à l’horizon 2050, et ce, dans une démarche de concertation avec les acteurs des filières les plus consommatrices d’énergie, c'est-à-dire : sucre, ciment, acier, aluminium, chimie, verre, papier-carton.

Ces plans de transition sectoriels s'appuient sur une analyse croisée du déploiement des technologies de décarbonation, du coût que cela représente notamment pour anticiper les besoins en financement et les effets sur la compétitivité, et de l'impact de l'évolution du marché en termes de demande et de concurrence à horizon 2050. Par la suite, ce travail doit permettre la formulation de propositions d'actions pour accélérer la transition de ces secteurs clés.

Guide et méthode

Guide méthodologique pour la rédaction d’un PTS

Le retour d’expérience acquis sur les différents PTS réalisés par l’ADEME a également permis l’élaboration d’un guide détaillant la méthode sur laquelle s’est basée la construction de ces PTS, étape par étape, dont l’objectif est d’accompagner les autres secteurs industriels dans la réalisation de leur propre Plan de Transition Sectoriel.

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Quels sont les bénéfices pour chaque filière industrielle ?

  • Identifier les trajectoires de décarbonation possibles et pertinentes pour réduire le plus d’émissions de gaz à effet de serre à moyen et long terme.
  • Prioriser les leviers de décarbonation et identifier les freins potentiels à la décarbonation de l’industrie.
  • Avoir de la visibilité sur les investissements nécessaires à la décarbonation de leur activité.
  • Observer et analyser les effets potentiels des leviers de décarbonation qui peuvent différer selon un contexte plus ou moins favorable (par exemple, cadre réglementaire, tendances de marché, prix de l’énergie, etc.)
  • Analyser la résilience de la filière industrielle dans des scénarios très différents pour anticiper les risques et aider à la construction des stratégies d’investissement dans la décarbonation de l’industrie.
  • Alimenter le dialogue public/privé sur les actions à mettre en œuvre pour rendre possibles ces trajectoires de décarbonation (actions liées à la réglementation, à la formation, aux besoins de financements privés/publics nécessaires pour accompagner la décarbonation…)
  • Mettre en perspective les différentes trajectoires de décarbonation possibles avec les budgets carbone de la stratégie climat française.

Quels sont les enjeux pour chaque filière industrielle ?

Filière industrielle de la chimie

Le secteur de la chimie est responsable d'environ 25 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie en France, dont près de la moitié proviennent du vapocraquage d'hydrocarbures pour la production d’éthylène et au vaporeformage de méthane pour la production d’ammoniac. Des leviers de décarbonation tels que l'utilisation de sources d'énergie décarbonées, l'optimisation des procédés et la capture du carbone sont étudiés.

Filière industrielle de l’acier

L'industrie sidérurgique en France représente 22 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie. Les hauts fourneaux génèrent 85 % des impacts du secteur de la sidérurgie.

Pour se décarboner, la production d'acier primaire doit innover et remplacer les dérivés du charbon, en explorant des pistes telles que le gaz naturel, la recirculation des gaz de hauts fourneaux, l'hydrogène ou l’électrolyse directe du fer. L'augmentation de la part de l'acier recyclé dans la production est également un levier de décarbonation du secteur.

Filière industrielle du ciment

L'industrie cimentière en France représente 12 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie. 1/3 des émissions sont dues à la consommation d’énergie thermique et 2/3 sont des émissions non énergétiques émises par décarbonatation du calcaire lors de la calcination pour la fabrication du clinker, produit intermédiaire au ciment.

Plusieurs leviers de décarbonation ont été étudiés, tels que l'intégration de sources d'énergie alternatives, l'évolution des formulations de ciment, la rénovation du parc de cimenteries et les nouvelles technologies de capture et stockage du carbone.

Filière industrielle du verre

Le secteur verrier est responsable de 3 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie, principalement dues à la combustion de gaz naturel et à la décarbonation des matières premières. Les défis du secteur comprennent la décarbonation de l'apport énergétique et la réduction des émissions de procédé grâce au recyclage. Des leviers de décarbonation s’articulent autour du biogaz, de l'hydrogène ou de l'électrification des fours.

Filière industrielle du sucre

Le secteur du sucre en France représente 3 % des émissions de gaz à effet de serre de l'industrie, principalement dues à la filière de transformation de la betterave en sucre, qui utilise du gaz pour alimenter les centrales de cogénération.

Des solutions d'efficacité énergétique telles que le multiple recyclage de la vapeur sont proposées, ainsi que le changement de mix énergétique en utilisant la pulpe de betterave comme source d'énergie et en intégrant la déshydratation de la pulpe au sein du schéma thermique de la sucrerie.

Filière industrielle du papier-carton

La filière papier-carton représente 2 % des émissions de l’industrie, soit environ 1,7 MtCO₂e. Les procédés de fabrication de pâte, papier et cartons sont relativement énergivores du fait notamment des besoins de températures élevées nécessaires à la cuisson des pâtes et au séchage du papier. Par conséquent, environ 95 % des émissions sont liées à la combustion d’énergie pour produire de la chaleur.

La décarbonation du secteur papier-carton passera donc principalement par la décarbonation de la production de chaleur. En complément, d'autres leviers participent à la baisse des émissions, notamment l'amélioration de l'efficacité énergétique par l'électrification des procédés et le développement de technologies moins matures, notamment la pompe à chaleur à haute température (PAC-HT).

Filière industrielle de l’aluminium

La production d'aluminium primaire en France consomme 5 % de l'énergie électrique de l'industrie. Les leviers de décarbonation dans ce secteur incluent l'utilisation de sources d'énergie décarbonées, des technologies de rupture comme l'anode inerte, la capture du carbone, et l'augmentation de la part de l'aluminium recyclé dans la production.

Analyse et enjeux transversaux

Un travail de synthèse des neuf plans de transition sectoriels met en évidence des enjeux et enseignements communs. Cette analyse transversale apporte un éclairage sur les dimensions technologiques, économiques et emplois, et permet d’identifier les éléments clés pour accélérer la décarbonation des industries grandes consommatrices d'énergies.

Guide et méthode

Les plans de transition sectoriels de l’industrie lourde en infographies

Pour chaque secteur concerné (acier, aluminium, ammoniac, éthylène, chlore, ciment, papier carton, sucre, verre), retrouvez dans ces infographies les chiffres clés et les différents scénarios de transition pour vous aider à définir des trajectoires de décarbonation.

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Explorer une approche territoriale de la décarbonation : s’engager dans une démarche ZIBaC

Les Plans de Transition Sectoriels proposent pour chaque secteur plusieurs trajectoires de décarbonation. Pour un site industriel, le choix de privilégier une trajectoire dépend aussi des contraintes et opportunités locales, du contexte territorial sur lequel le site est implanté.

Comment s’appuyer sur les atouts de son territoire pour mettre en œuvre sa décarbonation ?

Décarboner un site industriel implique généralement une évolution des ressources et des flux énergétiques et logistiques de l’entreprise : augmentation de la puissance électrique, échange de chaleur, report modal des flux logistiques, réseau de transport de CO₂… L’entreprise voit ses besoins évoluer, mais son écosystème territorial aussi : il est nécessaire de travailler collectivement avec les autres sites industriels, les collectivités, les aménageurs, etc., pour identifier les ressources disponibles, les synergies à développer, et définir une stratégie commune de décarbonation compatible avec les besoins et capacités des acteurs territoriaux, compatible aussi avec les vulnérabilités du territoire face au changement climatique et ses solutions d’adaptation.

C’est le sens de la démarche ZIBaC, Zones Industrielles Bas Carbone : ce programme de financement France 2030 opéré par l’ADEME vise 3 objectifs :

  • Étudier la mise en œuvre collective de solutions de décarbonation : recenser les besoins de chacun, prendre en compte les ressources disponibles sur le territoire, étudier les faisabilités technico-économiques, les réseaux à développer, et estimer les investissements nécessaires ;
  • Partager une même vision des enjeux de décarbonation et d’adaptation du territoire, et développer une stratégie collective de décarbonation ;
  • Structurer une gouvernance multi-acteurs (entreprises, collectivités, services de l’État) pour piloter les travaux collectifs.

Quelles sont les ZIBaC, les pionnières des Zones Industrielles Bas Carbone ?

Les zones industrielles « ZIBaC » concentrent les activités énergo-intensives très émettrices de gaz à effet de serre, des flux logistiques, des infrastructures, et font de ces territoires des espaces déterminants pour la décarbonation.

Carte des lauréats ZIBaC

Carte de France des 10 zones industrielles lauréates du programme ZIBaC (France 2030) : Dunkerque, Le Havre/Port-Jérôme/Rouen, Saint-Nazaire, Bordeaux, Lacq, Saint-Avold/Carling, Strasbourg, Chalampé/Ottmarsheim/Bantzenheim, Lyon et Fos-sur-Mer/Lavéra. Les sites industriels émetteurs sont représentés par des cercles dont la couleur indique l'activité et la taille le volume d'émissions de gaz à effet de serre.
© France 2030
Transcription textuelle de l'image
Carte des lauréats ZIBaC

Logo France 2030

Les 11 zones lauréates

  • Dunkerque
  • Le Havre / Port-Jérôme / Rouen
  • Saint-Nazaire
  • Bordeaux
  • Lacq
  • Saint-Avold / Carling
  • Strasbourg
  • Chalampé / Ottmarsheim / Bantzenheim
  • Lyon
  • Fos-sur-Mer / Lavéra

Légende – Activité (couleur des cercles)

  • Combustion
  • Ciment et chaux
  • Métallurgie
  • Raffineries
  • Verre et céramique
  • Papier
  • Industrie chimique
  • Production d’hydrogène
  • Autres

Légende – Émissions en ktCO₂eq (taille des cercles)

  • 5 881
  • 2 614
  • 653
  • 0

La carte place les sites industriels émetteurs de France métropolitaine sous forme de cercles : la couleur donne le type d’activité et la taille donne le volume d’émissions. Les zones lauréates sont entourées.

Au sein de ces clusters industriels investis dans le programme ZIBaC, les entreprises, collectivités, pôles de compétitivité, aménageurs, CCI… se sont rassemblés en associations et incarnent la gouvernance territoriale des enjeux de décarbonation. Ces structures conduisent les études d’intérêt collectif, notamment relatives au développement d’infrastructures locales : développement de réseaux de chaleur, d’hydrogène ou de réseaux de CO₂, optimisation de la ressource en eau, autoconsommation collective… En scénarisant le déploiement de ces leviers, les ZIBaC élaborent des trajectoires collectives de décarbonation.

Quelques exemples d’études menées par les ZIBaC (synthèses publiques) :

Travailler collectivement la décarbonation industrielle : quelles méthodologies développées par l’ADEME ?

La démarche ZIBaC propose une vision intégrée de la transition industrielle de ces zones, fondée sur une analyse systémique des besoins énergétiques et logistiques, des contraintes foncières, des trajectoires technologiques, et des risques liés au changement climatique. En combinant les stratégies de décarbonation de l’ensemble des sites industriels d’une zone, elle permet de scénariser plusieurs trajectoires de décarbonation, en recherchant la compatibilité avec les ambitions des industriels et la cohérence avec les stratégies nationales. Son objectif n’est pas seulement d’optimiser les flux existants, mais d’accompagner une transformation profonde des systèmes industriels et des infrastructures dont ils dépendent jusqu’à 2050.

L’ADEME accompagne les collectifs d’industriels dès la structuration de leur gouvernance et en apportant son expertise tout au long des études. En complément, l’ADEME a conçu des guides méthodologiques pour développer une vision systémique objective des enjeux de décarbonation des zones industrielles, permettant d’éclairer les décisions d’investissement.

Les guides méthodologiques

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  • Accueil décarbonation

    Retournez à l’accueil du parcours décarbonation et retrouvez toutes les actions que vous pouvez mener pour décarboner votre industrie.

  • [RTI] Les Rencontres de la Transition Industrielle

    Consultez les rediffusions des rencontres de la transition industrielle, des webinaires organisés régulièrement pour décrypter les enjeux de la transition dans les secteurs de l’industrie lourde.

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