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ETUDE DE MARCHE DE LA VENTE DU CO2
EN FRANCE
BIOCARBO
17 Rue VEGA
44470 CARQUEFOU
Aoucirct 2015
Luc BOUCHER 06 85 48 01 87 01 55 32 36 85 lucboucherrisquesagricolescom 25 rue Peacutetrelle 75 009 Paris
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 2
Introduction _______________________________________________________________ 4
2 Les sources de CO2 industriel ______________________________________________ 5 21 Le CO2 fossile __________________________________________________________ 5 22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques ____________________ 5 23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip ____________________________ 6 24 Sous-produit industriel de fabrications chimique ______________________________ 6
3 Production de CO2 industriel ______________________________________________ 7 31 Production mondiale et europeacuteenne ________________________________________ 7 32 Producteurs et distributeurs ______________________________________________ 8 321 Activiteacutes de base des principaux producteurs _________________________________ 8 322 Les entreprises de production _____________________________________________ 8 33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave lrsquoammoniac ________ 9 331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production _____________________________ 9 332 Production de lrsquoammoniac ________________________________________________ 9 333 Fabrication industrielle __________________________________________________ 10 334 Volumes de production potentielle ________________________________________ 11 34 La production en France _________________________________________________ 11 35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement ___________________________________ 13 351 Localisation des projets de meacutethanisation __________________________________ 13
4 Prix du CO2 ___________________________________________________________ 14 41 Eleacutements de prix de revient ______________________________________________ 14 411 Air liquide en Australie __________________________________________________ 14 412 Messer agrave Lacq (France) __________________________________________________ 14 413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart _____________________________________ 14 42 Prix du CO2 alimentaire _________________________________________________ 15 43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail ______________________________ 15
5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2 ______________________________________________ 16 51 Consommation ________________________________________________________ 16 52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees ______________________________ 16 53 Mode drsquoutilisation _____________________________________________________ 16 531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute ___________________________________________ 16 532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation _________________ 17 533 Installation agrave reacutealiser ___________________________________________________ 17 534 Seacutecuriteacute ______________________________________________________________ 18
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire _______________________________________ 18 61 Boissons ______________________________________________________________ 19 62 Agroalimentaire _______________________________________________________ 19 621 Plats cuisineacutes __________________________________________________________ 19 622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums ________________________________________ 20 63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions granitiques _____________ 20 64 Chaicircne du froid ________________________________________________________ 20
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel _________________________________________ 20 71 Chaicircne du froid ________________________________________________________ 20 72 Serres agricoles ________________________________________________________ 21 73 Proceacutedeacutes Industriels ____________________________________________________ 21 74 Gaz laser _____________________________________________________________ 21 75 Traitement des eaux useacutees _______________________________________________ 22 76 Meacutetallurgie ___________________________________________________________ 22 77 Traitement Thermique __________________________________________________ 22 78 Technologie du beacuteton ___________________________________________________ 22 79 Chimie _______________________________________________________________ 22
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710 Applications speacutecifiques _________________________________________________ 23 711 Industrie peacutetroliegravere _____________________________________________________ 23 712 Eveacutenementiel _________________________________________________________ 23
8 Commercialisation ______________________________________________________ 23 81 Vente directe __________________________________________________________ 24 82 Partenariat avec un consommateur important _______________________________ 25 83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2 ______________ 25 84 Transformation ________________________________________________________ 26 841 Production drsquoacide formique _____________________________________________ 26
9 Conclusion Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements __________ 29
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Contexte de lrsquoeacutetude
La socieacuteteacute BIOCARBO souhaite valoriser le CO2 contenu dans le biogaz issu de meacutethanisation En effet agrave ce jour seul le meacutethane contenu dans le biogaz est valoriseacute La socieacuteteacute BIOCARBO avec son partenaire KEMPRO ENVIRONNEMENT a mis au point un principe drsquoeacutepuration qui permet une valorisation agrave faible coucirct de revient du CO2 en plus du bio-meacutethane
La socieacuteteacute BIOCARBO a demandeacute agrave la socieacuteteacute DECID RISK de reacutealiser une eacutetude de marcheacute sur le potentiel commercial du CO2 afin de connaitre les diffeacuterentes possibiliteacutes de valoriser le CO2 produit
Introduction
Le gaz carbonique est un gaz incolore inodore et dense (d= 152) Il se liqueacutefie aiseacutement au-dessous de -31 degC Cest sous forme liquide quil se trouve dans les bouteilles du commerce
La neige carbonique est la forme solide qui se sublime agrave ndash 79 degC sous la pression atmospheacuterique et que lon emploie comme agent reacutefrigeacuterant Le gaz carbonique sous pression est soluble dans leau (eaux mineacuterales eau de Seltz)
Agrave leacutetat supercritique (sous une pression supeacuterieure agrave 75 bars agrave une tempeacuterature de 35 degC) le gaz carbonique possegravede des proprieacuteteacutes de solvant tregraves utiliseacutees dans lindustrie ougrave il remplace avantageusement les solvants chloreacutes (CFC ou chlorofluorocarbures) et leau
Le gaz carbonique est classeacute sous le numeacutero E290 (Dioxyde de carbone) A ce titre il est autoriseacute en France et partout en Europe Il fait partie de la famille des Conservateurs
La description de ladditif E290 (Dioxyde de carbone) est Gaz inodore et incolore reacutesultant de la combinaison du carbone avec loxygegravene Risques Sans danger
Le marcheacute des gaz industriels (azote oxygegravene argon dioxyde de carbone heacutelium hydrogegravene aceacutetylegravenehellip) est un secteur bien meacuteconnu du grand public bien que ses chiffres soient tregraves importants le marcheacute mondial actuel des gaz industriels srsquoeacutelegraveve agrave 90 milliards de dollars
En France on retrouve les principales multinationales des gaz industriels dont Air Liquide Messer France Linde Gas Air Products (qui nrsquoa qursquoune activiteacute reacuteduite en CO2)hellip
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2 Les sources de CO2 industriel
Le CO2 est naturellement preacutesent dans lrsquoatmosphegravere Les usages industriels srsquoappuient sur des sources ayant des concentrations plus fortes avant conditionnement
Actuellement la plus grande partie du dioxyde de carbone produit est rejeteacutee dans latmosphegravere en particulier lors de la combustion de produits peacutetroliers et du charbon Dans cette partie ne sont prises en compte que les quantiteacutes destineacutees agrave ecirctre utiliseacutees
La production est reacutealiseacutee agrave partir de sources diverses qui en geacuteneacuteral contiennent plus de 97 en volume de CO2 et dont les impureteacutes sont facilement eacuteliminables Cela est le cas pour le CO2 dorigine naturelle pour celui fourni par la deacutecarbonatation du gaz de synthegravese utiliseacute pour produire lammoniac ou pour celui issu de la fabrication du bioeacutethanol
21 Le CO2 fossile
En France lors de forages peacutetroliers dans les anneacutees 1960-70 8 gisements de dioxyde de carbone quasi pur ont eacuteteacute deacutecouverts dans une zone situeacutee entre Massif Central et Alpes et appeleacutee Province carbogazeuse franccedilaise Parmi ces 8 gisements (Montmirail Vacquiegraveres Angles Montoison Quissac Jouques Vaunage Villeneuve-de-Berg) les deux premiers ont eacuteteacute lobjet de concessions
agrave Montmirail (26 38) en 1987 pour 30 ans sur 375 km2 Le gisement dun gaz agrave 96 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3 Mis en service en 1991 le gisement a eacuteteacute exploiteacute par Air Liquide avec une production de 300 tjour
agrave Vacquiegraveres (30 34) en 1995 pour 25 ans sur 30 km2 Le gisement dun gaz agrave 98 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3
22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques
Selon le type dinstallation le captage peut-ecirctre reacutealiseacute par trois voies technologiques diffeacuterentes la postcombustion la preacutecombustion ou lrsquooxycombustion
A titre drsquoexemple
Les geacuteneacuterateurs haute-puissance de CO2 ASCO Ils fonctionnent au diesel au keacuterosegravene ou au gaz naturel et sont complegravetement automatiques
Les installations CO2 ASCO produisent du CO2
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Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 2
Introduction _______________________________________________________________ 4
2 Les sources de CO2 industriel ______________________________________________ 5 21 Le CO2 fossile __________________________________________________________ 5 22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques ____________________ 5 23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip ____________________________ 6 24 Sous-produit industriel de fabrications chimique ______________________________ 6
3 Production de CO2 industriel ______________________________________________ 7 31 Production mondiale et europeacuteenne ________________________________________ 7 32 Producteurs et distributeurs ______________________________________________ 8 321 Activiteacutes de base des principaux producteurs _________________________________ 8 322 Les entreprises de production _____________________________________________ 8 33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave lrsquoammoniac ________ 9 331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production _____________________________ 9 332 Production de lrsquoammoniac ________________________________________________ 9 333 Fabrication industrielle __________________________________________________ 10 334 Volumes de production potentielle ________________________________________ 11 34 La production en France _________________________________________________ 11 35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement ___________________________________ 13 351 Localisation des projets de meacutethanisation __________________________________ 13
4 Prix du CO2 ___________________________________________________________ 14 41 Eleacutements de prix de revient ______________________________________________ 14 411 Air liquide en Australie __________________________________________________ 14 412 Messer agrave Lacq (France) __________________________________________________ 14 413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart _____________________________________ 14 42 Prix du CO2 alimentaire _________________________________________________ 15 43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail ______________________________ 15
5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2 ______________________________________________ 16 51 Consommation ________________________________________________________ 16 52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees ______________________________ 16 53 Mode drsquoutilisation _____________________________________________________ 16 531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute ___________________________________________ 16 532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation _________________ 17 533 Installation agrave reacutealiser ___________________________________________________ 17 534 Seacutecuriteacute ______________________________________________________________ 18
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire _______________________________________ 18 61 Boissons ______________________________________________________________ 19 62 Agroalimentaire _______________________________________________________ 19 621 Plats cuisineacutes __________________________________________________________ 19 622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums ________________________________________ 20 63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions granitiques _____________ 20 64 Chaicircne du froid ________________________________________________________ 20
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel _________________________________________ 20 71 Chaicircne du froid ________________________________________________________ 20 72 Serres agricoles ________________________________________________________ 21 73 Proceacutedeacutes Industriels ____________________________________________________ 21 74 Gaz laser _____________________________________________________________ 21 75 Traitement des eaux useacutees _______________________________________________ 22 76 Meacutetallurgie ___________________________________________________________ 22 77 Traitement Thermique __________________________________________________ 22 78 Technologie du beacuteton ___________________________________________________ 22 79 Chimie _______________________________________________________________ 22
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 3
710 Applications speacutecifiques _________________________________________________ 23 711 Industrie peacutetroliegravere _____________________________________________________ 23 712 Eveacutenementiel _________________________________________________________ 23
8 Commercialisation ______________________________________________________ 23 81 Vente directe __________________________________________________________ 24 82 Partenariat avec un consommateur important _______________________________ 25 83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2 ______________ 25 84 Transformation ________________________________________________________ 26 841 Production drsquoacide formique _____________________________________________ 26
9 Conclusion Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements __________ 29
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 4
Contexte de lrsquoeacutetude
La socieacuteteacute BIOCARBO souhaite valoriser le CO2 contenu dans le biogaz issu de meacutethanisation En effet agrave ce jour seul le meacutethane contenu dans le biogaz est valoriseacute La socieacuteteacute BIOCARBO avec son partenaire KEMPRO ENVIRONNEMENT a mis au point un principe drsquoeacutepuration qui permet une valorisation agrave faible coucirct de revient du CO2 en plus du bio-meacutethane
La socieacuteteacute BIOCARBO a demandeacute agrave la socieacuteteacute DECID RISK de reacutealiser une eacutetude de marcheacute sur le potentiel commercial du CO2 afin de connaitre les diffeacuterentes possibiliteacutes de valoriser le CO2 produit
Introduction
Le gaz carbonique est un gaz incolore inodore et dense (d= 152) Il se liqueacutefie aiseacutement au-dessous de -31 degC Cest sous forme liquide quil se trouve dans les bouteilles du commerce
La neige carbonique est la forme solide qui se sublime agrave ndash 79 degC sous la pression atmospheacuterique et que lon emploie comme agent reacutefrigeacuterant Le gaz carbonique sous pression est soluble dans leau (eaux mineacuterales eau de Seltz)
Agrave leacutetat supercritique (sous une pression supeacuterieure agrave 75 bars agrave une tempeacuterature de 35 degC) le gaz carbonique possegravede des proprieacuteteacutes de solvant tregraves utiliseacutees dans lindustrie ougrave il remplace avantageusement les solvants chloreacutes (CFC ou chlorofluorocarbures) et leau
Le gaz carbonique est classeacute sous le numeacutero E290 (Dioxyde de carbone) A ce titre il est autoriseacute en France et partout en Europe Il fait partie de la famille des Conservateurs
La description de ladditif E290 (Dioxyde de carbone) est Gaz inodore et incolore reacutesultant de la combinaison du carbone avec loxygegravene Risques Sans danger
Le marcheacute des gaz industriels (azote oxygegravene argon dioxyde de carbone heacutelium hydrogegravene aceacutetylegravenehellip) est un secteur bien meacuteconnu du grand public bien que ses chiffres soient tregraves importants le marcheacute mondial actuel des gaz industriels srsquoeacutelegraveve agrave 90 milliards de dollars
En France on retrouve les principales multinationales des gaz industriels dont Air Liquide Messer France Linde Gas Air Products (qui nrsquoa qursquoune activiteacute reacuteduite en CO2)hellip
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 5
2 Les sources de CO2 industriel
Le CO2 est naturellement preacutesent dans lrsquoatmosphegravere Les usages industriels srsquoappuient sur des sources ayant des concentrations plus fortes avant conditionnement
Actuellement la plus grande partie du dioxyde de carbone produit est rejeteacutee dans latmosphegravere en particulier lors de la combustion de produits peacutetroliers et du charbon Dans cette partie ne sont prises en compte que les quantiteacutes destineacutees agrave ecirctre utiliseacutees
La production est reacutealiseacutee agrave partir de sources diverses qui en geacuteneacuteral contiennent plus de 97 en volume de CO2 et dont les impureteacutes sont facilement eacuteliminables Cela est le cas pour le CO2 dorigine naturelle pour celui fourni par la deacutecarbonatation du gaz de synthegravese utiliseacute pour produire lammoniac ou pour celui issu de la fabrication du bioeacutethanol
21 Le CO2 fossile
En France lors de forages peacutetroliers dans les anneacutees 1960-70 8 gisements de dioxyde de carbone quasi pur ont eacuteteacute deacutecouverts dans une zone situeacutee entre Massif Central et Alpes et appeleacutee Province carbogazeuse franccedilaise Parmi ces 8 gisements (Montmirail Vacquiegraveres Angles Montoison Quissac Jouques Vaunage Villeneuve-de-Berg) les deux premiers ont eacuteteacute lobjet de concessions
agrave Montmirail (26 38) en 1987 pour 30 ans sur 375 km2 Le gisement dun gaz agrave 96 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3 Mis en service en 1991 le gisement a eacuteteacute exploiteacute par Air Liquide avec une production de 300 tjour
agrave Vacquiegraveres (30 34) en 1995 pour 25 ans sur 30 km2 Le gisement dun gaz agrave 98 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3
22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques
Selon le type dinstallation le captage peut-ecirctre reacutealiseacute par trois voies technologiques diffeacuterentes la postcombustion la preacutecombustion ou lrsquooxycombustion
A titre drsquoexemple
Les geacuteneacuterateurs haute-puissance de CO2 ASCO Ils fonctionnent au diesel au keacuterosegravene ou au gaz naturel et sont complegravetement automatiques
Les installations CO2 ASCO produisent du CO2
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 6
Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 9
le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 10
En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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710 Applications speacutecifiques _________________________________________________ 23 711 Industrie peacutetroliegravere _____________________________________________________ 23 712 Eveacutenementiel _________________________________________________________ 23
8 Commercialisation ______________________________________________________ 23 81 Vente directe __________________________________________________________ 24 82 Partenariat avec un consommateur important _______________________________ 25 83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2 ______________ 25 84 Transformation ________________________________________________________ 26 841 Production drsquoacide formique _____________________________________________ 26
9 Conclusion Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements __________ 29
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Contexte de lrsquoeacutetude
La socieacuteteacute BIOCARBO souhaite valoriser le CO2 contenu dans le biogaz issu de meacutethanisation En effet agrave ce jour seul le meacutethane contenu dans le biogaz est valoriseacute La socieacuteteacute BIOCARBO avec son partenaire KEMPRO ENVIRONNEMENT a mis au point un principe drsquoeacutepuration qui permet une valorisation agrave faible coucirct de revient du CO2 en plus du bio-meacutethane
La socieacuteteacute BIOCARBO a demandeacute agrave la socieacuteteacute DECID RISK de reacutealiser une eacutetude de marcheacute sur le potentiel commercial du CO2 afin de connaitre les diffeacuterentes possibiliteacutes de valoriser le CO2 produit
Introduction
Le gaz carbonique est un gaz incolore inodore et dense (d= 152) Il se liqueacutefie aiseacutement au-dessous de -31 degC Cest sous forme liquide quil se trouve dans les bouteilles du commerce
La neige carbonique est la forme solide qui se sublime agrave ndash 79 degC sous la pression atmospheacuterique et que lon emploie comme agent reacutefrigeacuterant Le gaz carbonique sous pression est soluble dans leau (eaux mineacuterales eau de Seltz)
Agrave leacutetat supercritique (sous une pression supeacuterieure agrave 75 bars agrave une tempeacuterature de 35 degC) le gaz carbonique possegravede des proprieacuteteacutes de solvant tregraves utiliseacutees dans lindustrie ougrave il remplace avantageusement les solvants chloreacutes (CFC ou chlorofluorocarbures) et leau
Le gaz carbonique est classeacute sous le numeacutero E290 (Dioxyde de carbone) A ce titre il est autoriseacute en France et partout en Europe Il fait partie de la famille des Conservateurs
La description de ladditif E290 (Dioxyde de carbone) est Gaz inodore et incolore reacutesultant de la combinaison du carbone avec loxygegravene Risques Sans danger
Le marcheacute des gaz industriels (azote oxygegravene argon dioxyde de carbone heacutelium hydrogegravene aceacutetylegravenehellip) est un secteur bien meacuteconnu du grand public bien que ses chiffres soient tregraves importants le marcheacute mondial actuel des gaz industriels srsquoeacutelegraveve agrave 90 milliards de dollars
En France on retrouve les principales multinationales des gaz industriels dont Air Liquide Messer France Linde Gas Air Products (qui nrsquoa qursquoune activiteacute reacuteduite en CO2)hellip
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2 Les sources de CO2 industriel
Le CO2 est naturellement preacutesent dans lrsquoatmosphegravere Les usages industriels srsquoappuient sur des sources ayant des concentrations plus fortes avant conditionnement
Actuellement la plus grande partie du dioxyde de carbone produit est rejeteacutee dans latmosphegravere en particulier lors de la combustion de produits peacutetroliers et du charbon Dans cette partie ne sont prises en compte que les quantiteacutes destineacutees agrave ecirctre utiliseacutees
La production est reacutealiseacutee agrave partir de sources diverses qui en geacuteneacuteral contiennent plus de 97 en volume de CO2 et dont les impureteacutes sont facilement eacuteliminables Cela est le cas pour le CO2 dorigine naturelle pour celui fourni par la deacutecarbonatation du gaz de synthegravese utiliseacute pour produire lammoniac ou pour celui issu de la fabrication du bioeacutethanol
21 Le CO2 fossile
En France lors de forages peacutetroliers dans les anneacutees 1960-70 8 gisements de dioxyde de carbone quasi pur ont eacuteteacute deacutecouverts dans une zone situeacutee entre Massif Central et Alpes et appeleacutee Province carbogazeuse franccedilaise Parmi ces 8 gisements (Montmirail Vacquiegraveres Angles Montoison Quissac Jouques Vaunage Villeneuve-de-Berg) les deux premiers ont eacuteteacute lobjet de concessions
agrave Montmirail (26 38) en 1987 pour 30 ans sur 375 km2 Le gisement dun gaz agrave 96 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3 Mis en service en 1991 le gisement a eacuteteacute exploiteacute par Air Liquide avec une production de 300 tjour
agrave Vacquiegraveres (30 34) en 1995 pour 25 ans sur 30 km2 Le gisement dun gaz agrave 98 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3
22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques
Selon le type dinstallation le captage peut-ecirctre reacutealiseacute par trois voies technologiques diffeacuterentes la postcombustion la preacutecombustion ou lrsquooxycombustion
A titre drsquoexemple
Les geacuteneacuterateurs haute-puissance de CO2 ASCO Ils fonctionnent au diesel au keacuterosegravene ou au gaz naturel et sont complegravetement automatiques
Les installations CO2 ASCO produisent du CO2
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Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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Contexte de lrsquoeacutetude
La socieacuteteacute BIOCARBO souhaite valoriser le CO2 contenu dans le biogaz issu de meacutethanisation En effet agrave ce jour seul le meacutethane contenu dans le biogaz est valoriseacute La socieacuteteacute BIOCARBO avec son partenaire KEMPRO ENVIRONNEMENT a mis au point un principe drsquoeacutepuration qui permet une valorisation agrave faible coucirct de revient du CO2 en plus du bio-meacutethane
La socieacuteteacute BIOCARBO a demandeacute agrave la socieacuteteacute DECID RISK de reacutealiser une eacutetude de marcheacute sur le potentiel commercial du CO2 afin de connaitre les diffeacuterentes possibiliteacutes de valoriser le CO2 produit
Introduction
Le gaz carbonique est un gaz incolore inodore et dense (d= 152) Il se liqueacutefie aiseacutement au-dessous de -31 degC Cest sous forme liquide quil se trouve dans les bouteilles du commerce
La neige carbonique est la forme solide qui se sublime agrave ndash 79 degC sous la pression atmospheacuterique et que lon emploie comme agent reacutefrigeacuterant Le gaz carbonique sous pression est soluble dans leau (eaux mineacuterales eau de Seltz)
Agrave leacutetat supercritique (sous une pression supeacuterieure agrave 75 bars agrave une tempeacuterature de 35 degC) le gaz carbonique possegravede des proprieacuteteacutes de solvant tregraves utiliseacutees dans lindustrie ougrave il remplace avantageusement les solvants chloreacutes (CFC ou chlorofluorocarbures) et leau
Le gaz carbonique est classeacute sous le numeacutero E290 (Dioxyde de carbone) A ce titre il est autoriseacute en France et partout en Europe Il fait partie de la famille des Conservateurs
La description de ladditif E290 (Dioxyde de carbone) est Gaz inodore et incolore reacutesultant de la combinaison du carbone avec loxygegravene Risques Sans danger
Le marcheacute des gaz industriels (azote oxygegravene argon dioxyde de carbone heacutelium hydrogegravene aceacutetylegravenehellip) est un secteur bien meacuteconnu du grand public bien que ses chiffres soient tregraves importants le marcheacute mondial actuel des gaz industriels srsquoeacutelegraveve agrave 90 milliards de dollars
En France on retrouve les principales multinationales des gaz industriels dont Air Liquide Messer France Linde Gas Air Products (qui nrsquoa qursquoune activiteacute reacuteduite en CO2)hellip
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2 Les sources de CO2 industriel
Le CO2 est naturellement preacutesent dans lrsquoatmosphegravere Les usages industriels srsquoappuient sur des sources ayant des concentrations plus fortes avant conditionnement
Actuellement la plus grande partie du dioxyde de carbone produit est rejeteacutee dans latmosphegravere en particulier lors de la combustion de produits peacutetroliers et du charbon Dans cette partie ne sont prises en compte que les quantiteacutes destineacutees agrave ecirctre utiliseacutees
La production est reacutealiseacutee agrave partir de sources diverses qui en geacuteneacuteral contiennent plus de 97 en volume de CO2 et dont les impureteacutes sont facilement eacuteliminables Cela est le cas pour le CO2 dorigine naturelle pour celui fourni par la deacutecarbonatation du gaz de synthegravese utiliseacute pour produire lammoniac ou pour celui issu de la fabrication du bioeacutethanol
21 Le CO2 fossile
En France lors de forages peacutetroliers dans les anneacutees 1960-70 8 gisements de dioxyde de carbone quasi pur ont eacuteteacute deacutecouverts dans une zone situeacutee entre Massif Central et Alpes et appeleacutee Province carbogazeuse franccedilaise Parmi ces 8 gisements (Montmirail Vacquiegraveres Angles Montoison Quissac Jouques Vaunage Villeneuve-de-Berg) les deux premiers ont eacuteteacute lobjet de concessions
agrave Montmirail (26 38) en 1987 pour 30 ans sur 375 km2 Le gisement dun gaz agrave 96 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3 Mis en service en 1991 le gisement a eacuteteacute exploiteacute par Air Liquide avec une production de 300 tjour
agrave Vacquiegraveres (30 34) en 1995 pour 25 ans sur 30 km2 Le gisement dun gaz agrave 98 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3
22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques
Selon le type dinstallation le captage peut-ecirctre reacutealiseacute par trois voies technologiques diffeacuterentes la postcombustion la preacutecombustion ou lrsquooxycombustion
A titre drsquoexemple
Les geacuteneacuterateurs haute-puissance de CO2 ASCO Ils fonctionnent au diesel au keacuterosegravene ou au gaz naturel et sont complegravetement automatiques
Les installations CO2 ASCO produisent du CO2
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Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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2 Les sources de CO2 industriel
Le CO2 est naturellement preacutesent dans lrsquoatmosphegravere Les usages industriels srsquoappuient sur des sources ayant des concentrations plus fortes avant conditionnement
Actuellement la plus grande partie du dioxyde de carbone produit est rejeteacutee dans latmosphegravere en particulier lors de la combustion de produits peacutetroliers et du charbon Dans cette partie ne sont prises en compte que les quantiteacutes destineacutees agrave ecirctre utiliseacutees
La production est reacutealiseacutee agrave partir de sources diverses qui en geacuteneacuteral contiennent plus de 97 en volume de CO2 et dont les impureteacutes sont facilement eacuteliminables Cela est le cas pour le CO2 dorigine naturelle pour celui fourni par la deacutecarbonatation du gaz de synthegravese utiliseacute pour produire lammoniac ou pour celui issu de la fabrication du bioeacutethanol
21 Le CO2 fossile
En France lors de forages peacutetroliers dans les anneacutees 1960-70 8 gisements de dioxyde de carbone quasi pur ont eacuteteacute deacutecouverts dans une zone situeacutee entre Massif Central et Alpes et appeleacutee Province carbogazeuse franccedilaise Parmi ces 8 gisements (Montmirail Vacquiegraveres Angles Montoison Quissac Jouques Vaunage Villeneuve-de-Berg) les deux premiers ont eacuteteacute lobjet de concessions
agrave Montmirail (26 38) en 1987 pour 30 ans sur 375 km2 Le gisement dun gaz agrave 96 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3 Mis en service en 1991 le gisement a eacuteteacute exploiteacute par Air Liquide avec une production de 300 tjour
agrave Vacquiegraveres (30 34) en 1995 pour 25 ans sur 30 km2 Le gisement dun gaz agrave 98 de dioxyde de carbone est situeacute agrave 2 500 m de profondeur avec des reacuteserves estimeacutees agrave 1 milliard de m3
22 La combustion ou la deacutecomposition de matiegraveres organiques
Selon le type dinstallation le captage peut-ecirctre reacutealiseacute par trois voies technologiques diffeacuterentes la postcombustion la preacutecombustion ou lrsquooxycombustion
A titre drsquoexemple
Les geacuteneacuterateurs haute-puissance de CO2 ASCO Ils fonctionnent au diesel au keacuterosegravene ou au gaz naturel et sont complegravetement automatiques
Les installations CO2 ASCO produisent du CO2
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Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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Le concept de ce type drsquoinstallations de production de CO2 est issu des expeacuteriences datant de 80 ans Les geacuteneacuterateurs CO2 peuvent ecirctre alimenteacutes en diesel keacuterosegravene ou gaz naturel Cette flexibiliteacute permet aux clients de seacutelectionner le combustible le plus eacuteconomique pour eux
Dans cette classe de produits il faut inclure la production de CO2 issu du biogaz Le biogaz est le gaz produit par la fermentation de matiegraveres organiques animales ou veacutegeacutetales en labsence doxygegravene Cette fermentation appeleacutee aussi meacutethanisation se produit naturellement (dans les marais) ou spontaneacutement dans les deacutecharges contenant des deacutechets organiques mais on peut aussi la provoquer artificiellement dans des digesteurs
Le biogaz est un meacutelange composeacute essentiellement de meacutethane (typiquement 50 agrave 70 ) et de dioxyde de carbone (CO2) avec des quantiteacutes variables de vapeur deau et de sulfure dhydrogegravene (H2S) On peut trouver dautres composeacutes provenant de contaminations en particulier dans les biogaz de deacutecharges
Lrsquoinjection dans le reacuteseau de gaz naturel de bio meacutethane impose une seacuteparation des composants Il serait donc possible de produire du CO2 laquo renouvelable raquo par cette voie
23 Lrsquoextraction du gaz naturel le raffinage peacutetrolierhellip
La seacuteparation de CO2 est deacutejagrave reacutealiseacutee dans certaines activiteacutes par exemple lors de la production dammoniac et dhydrogegravene (dans les raffineries et les usines de fertilisants) Elle lrsquoest eacutegalement au cours des opeacuterations de traitement du gaz naturel dans le sous-sol gaz naturel et CO2 sont meacutelangeacutes Apregraves extraction les deux flux sont seacutepareacutes car pour ecirctre commercialiseacute le gaz naturel doit avoir une teneur en CO2 tregraves basse Crsquoest le mecircme principe que pour le biogaz mais dans un proceacutedeacute non renouvelable
24 Sous-produit industriel de fabrications chimique
Le CO2 est un sous-produit industriel de la fabrication de lammoniac (lors de la production de H2) de la chaux et des ciments (calcination du calcaire) du meacutethanol du bioeacutethanol de la biegravere du vin (fermentations alcooliques) Il est reacutecupeacutereacute agrave ce stade et il subit des eacutepurations pour lrsquoamener soit agrave une qualiteacute industrielle soit alimentaire
Ce type drsquousines est celui dont le deacuteveloppement a eacuteteacute le plus important au cours de la derniegravere deacutecennie Ont eacuteteacute construites les usines de Lacq (Messer) de Blenheim (ACP) et de Bazancourt (Air Liquide) depuis 2000 toutes sur des usines de Bioeacutethanol
Cependant ces usines sont fragiles agrave lrsquoimage de celle drsquoAngleterre qui bien que toute neuve nrsquoa pratiquement jamais tourneacutee du fait de la baisse brutale du prix du brut peacutetrolier
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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3 Production de CO2 industriel
La production de gaz est tregraves directement lieacutee aux usages
31 Production mondiale et europeacuteenne
Lrsquoutilisation industrielle classique de CO2 en 2008 srsquoeacutelegraveve au niveau mondial agrave 1535 millions de tonnes ce qui repreacutesente 05 des eacutemissions de CO2 anthropiques mondiales annuelles (30 GT) (source projet GESTINN Guide sur lrsquoEco-Innovation de lrsquoAPESA)
La figure ci-dessous repreacutesente les volumes de CO2 utiliseacutes dans le monde en fonction de leurs domaines drsquoapplication (industrie peacutetroliegravere industrie chimique ou autres applications industrielles)
Aux Etats-Unis il y avait en 2011 111 usines de production de CO2 dont 36 exploitant le gaz issu dusines de fabrication de bioeacutethanol Dans ce pays la production de dioxyde de carbone destineacute agrave lextraction assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel a eacuteteacute en 2010 de 58 millions de tonnes provenant agrave 85 de sources naturelles et 13 de lexploitation du gaz naturel dExxon Mobil agrave La Barge ainsi que de celui donnant le CO2 alimentant le pipeline Val Verde 680 000 tan proviennent de lusine dengrais azoteacutes du groupe Koch agrave Enid dans lOklahoma
En 2011 la production de lUnion europeacuteenne a eacuteteacute de 585 millions de tonnes La reacutepartition eacutetait la suivante en milliers de tonnes (Source statistiques Prodcom de lUnion europeacuteenne)
Pays Volume (milliers tonnes)
Pays Bas 1 092
Allemagne 1 055
Italie 815
Espagne 573
France 471
Pologne 465
Roumanie 373
Hongrie 306
Reacutepublique tchegraveque 238
Finlande 219
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32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 9
le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 10
En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 8
32 Producteurs et distributeurs
321 Activiteacutes de base des principaux producteurs
Les principaux producteurs et distributeurs de dioxyde de carbone destineacute agrave ecirctre utiliseacute sont Les socieacuteteacutes peacutetroliegraveres utilisant le dioxyde de carbone pour assister lextraction de
peacutetrole et de gaz naturel principalement aux Etats-Unis
Les producteurs dammoniac destineacute agrave la fabrication dengrais azoteacutes Yara produit du dioxyde de carbone comme sous-produit de la fabrication dammoniac dans ses usines de Sluiskil aux Pays-Bas posseacutedant une capaciteacute de production de 425 000 tan de Ferrare en Italie avec une capaciteacute de production de 80 000 tan de Porsgrunn en Norvegravege de Tertre en Belgique de Dormagen en Allemagne avec une capaciteacute de 150 000 tan
Par ailleurs de nombreux producteurs dammoniac cegravedent le dioxyde de carbone formeacute aux groupes producteurs de gaz industriels qui soccupent de purifier et de liqueacutefier le gaz avant sa commercialisation
Les socieacuteteacutes produisant exclusivement du dioxyde de carbone par exemple le groupe belge ACP possegravede 50 de la socieacuteteacute Carbolim agrave Geleen aux Pays Bas dune capaciteacute de 360 000 tan provenant de la production dammoniac ainsi qursquoen Belgique agrave Tertre avec 120 000 tan en Pologne agrave Wloclawek avec 180 000 tan Le groupe possegravede aussi une uniteacute de production en France agrave Beinheim (67) avec une capaciteacute de 64 000 tan provenant dune usine de bioeacutethanol
Les groupes producteurs de gaz industriels Les installations franccedilaises sont indiqueacutees au chapitre laquo situation franccedilaise raquo En France Air Liquide Messer France et Linde Gas sont preacutesents
322 Les entreprises de production
Praxair (Etats-Unis) est le premier producteur mondial La socieacuteteacute exploite une douzaine dusines de production de CO2 aux Etats-Unis 10 usines en Europe 6 en Thaiumllande
Air Liquide (France) possegravede 61 usines de production dans le monde dont 22 en Europe et 4 en France avec une capaciteacute de production en Europe denviron 12 million de tan Cest le premier producteur europeacuteen
A Geleen aux Pays-Bas Air Liquide deacutetient 50 de la socieacuteteacute Carbolim avec le groupe belge ACP qui en deacutetient eacutegalement 50 Carbolim possegravede une capaciteacute de production de 360 000 tan de CO2 provenant de lusine de production dammoniac de OCI Nitrogen filiale du groupe eacutegyptien Orascom
En 2010 Air Liquide a creacuteeacute une uniteacute dune capaciteacute de 50 000 tan de dioxyde de carbone agrave Rozenburg aux Pays-Bas destineacutee en particulier agrave alimenter les cultures sous serre Depuis 2011 Air Liquide reacutecupegravere le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de British Sugar agrave Wissington au Royaume Uni le CO2 eacutetant produit par fermentation du sucre provenant de betteraves purifieacute et liqueacutefieacute par Air Liquide La capaciteacute de production est de 70 000 tan
Aux Etats-Unis le groupe produit du CO2 dans une dizaine dusines par exemple en Californie dans
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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le comteacute de Tulare ougrave la capaciteacute de production est de 450 tj (160 000 Tan) agrave partir dune usine de bioeacutethanol opeacutereacutee par Calgren Renewable Fuel
En Australie Air liquide reacutecupegravere 69 000 tan agrave partir du gaz naturel extrait du gisement de BassGaz dans la reacutegion de Victoria dans le sud du pays
Linde (Allemagne) possegravede 30 usines de production de dioxyde de carbone aux Etats-Unis agrave partir de sources naturelles de raffineries de peacutetrole de production dammoniac dusines de bioeacutethanol (par exemple agrave Fulton dans leacutetat de New York avec 600 tj issues de la fermentation du sucre de maiumls de lusine de Sunoco) Par exemple les usines de Corpus Christi au Texas et de Woodward dans lOklahoma alimentent les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole
Aux Pays-Bas la joint venture OCAP (Organic CO2 for Assimilation by Plants) entre Linde et Volker-Wessels alimente un reacuteseau de 550 serres consommant 350 000 tan de CO2 agrave partir de la raffinerie de peacutetrole Shell de Rotterdam agrave laide dun pipeline de 83 km puis de 300 km de canalisations pour la distribution
Air Products (Etats-Unis) reacutecupegravere le CO2 de lusine de production dhydrogegravene par reformage de Port Arthur au Texas pour alimenter par pipeline les puits dextraction assisteacutee de peacutetrole avec une capaciteacute de production de 1 million de tan
Messer la socieacuteteacute a eacuteteacute racheteacutee par Air Liquide Cependant pour eacuteviter une position dominante sur le marcheacute Franccedilais la socieacuteteacute Messer France est resteacutee indeacutependante et active sur le territoire
33 Un appel drsquoair agrave moyen terme la production de CO2 associeacute agrave
lrsquoammoniac
331 Deacutelocalisation potentielle des sites de production
Lrsquoammoniac est produit agrave partir de gaz naturel et drsquoazote atmospheacuterique Cette fabrication produit aussi du CO2 Aujourdrsquohui deux secteurs sont en train de deacutestabiliser ce marcheacute
Les pays producteurs de peacutetrole doivent limiter lrsquoutilisation des torchegraveres pour bruler les gaz naturels associeacutes
Lrsquoexploitation du peacutetrole et gaz de schiste dans certains pays
Ces deux secteurs permettent lrsquoarriveacutee de nouveaux intervenants puissants qui utilisent un meacutethane agrave tregraves bas coucirct de revient Le marcheacute europeacuteen va se voir deacutestabiliseacute par une offre agrave bas coucirct et de nombreuses usines vont fermer Ces usines sont le plus souvent des producteurs de CO2 en gaz industriel associeacute Ce sera autant de CO2 manquant agrave moyen terme sur le marcheacute europeacuteen pour la consommation
332 Production de lrsquoammoniac
Pour produire 1 t de NH3 il faut 658 m3 de diazote et 1 974 m3 de dihydrogegravene mesureacutes agrave 1 bar et 25 degC Le diazote provient de lair Le dihydrogegravene est obtenu principalement par vaporeacuteformage du gaz naturel (composeacute de meacutethane CH4) mais aussi particuliegraverement en Chine agrave partir du charbon lors de leacutelaboration du coke ou par gazeacuteification en preacutesence deau En 2013 le gaz naturel est la matiegravere premiegravere adopteacutee pour 65 des capaciteacutes mondiales de production de NH3 le charbon et le gaz de cokerie pour 31 (agrave 95 en Chine) le fuel ou le naphta pour 4
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En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 10
En Chine en 2013 le charbon repreacutesente 86 des matiegraveres premiegraveres utiliseacutees Dans lUnion europeacuteenne en 2012 la part du gaz naturel est de 90 Toute la production franccedilaise dammoniac est effectueacutee agrave partir de gaz naturel
Le gaz naturel repreacutesente de 70 agrave 85 des coucircts de production de lrsquoammoniac Il faut 06 kg de gaz naturel pour produire 1 kg dammoniac Lorsque les pays producteurs de peacutetrole utiliseront le gaz associeacute au peacutetrole (au lieu de lrsquoenvoyer en torchegravere) pour la production drsquoammoniac alors le prix de revient de cette moleacutecule va fortement baisser Crsquoest ce pheacutenomegravene qui est en train drsquoapparaicirctre
333 Fabrication industrielle
En geacuteneacuteral leacutelaboration se fait directement agrave partir du gaz naturel (qui donne H2 voir le chapitre consacreacute agrave ce gaz) Lair (source de diazote) est introduit apregraves le vaporeacuteformage et avant la conversion A ce stade le gaz de synthegravese contient de 5 agrave 11 de meacutethane non transformeacute Un reacuteformage secondaire (ou post combustion) permet deacuteliminer le dioxygegravene de lair par combustion avec le meacutethane restant
La synthegravese de NH3 a lieu agrave haute pression (8 agrave 30 MPa) 350 agrave 500degC en preacutesence de catalyseurs contenant du fer Le rendement est faible (environ 20 ) ce qui neacutecessite un recyclage du gaz non converti apregraves reacutecupeacuteration de NH3 par refroidissement
N2 + 3 H2 lt====gt 2 NH3 rHdeg298 = - 922 kJmole
Catalyseur exemple de composition en en masse avant reacuteduction lors de la
production de NH3 Dans le reacuteacteur lrsquooxyde de fer est reacuteduit en fer
Un four de production de NH3 contient 100 t de catalyseur sous forme de grains de 15 agrave 20 mm avec une dureacutee de vie qui peut atteindre 10 ans Dans les reacuteacteurs fonctionnant agrave pression relativement basse (8 agrave 10 MPa) les catalyseurs contiennent environ 5 drsquooxyde de cobalt Un catalyseur agrave base de rubidium et de rutheacutenium est utiliseacute dans une uniteacute de production de 150 000 tan agrave Kitimat en Colombie Britannique (Canada)
Chaque uniteacute de production peut donner jusqursquoagrave 3 300 t NH3jour La plus grande usine europeacuteenne de production drsquoammoniac exploiteacutee par Yara est situeacutee agrave Sluiskil aux Pays-Bas Les 3 uniteacutes de production possegravedent une capaciteacute de 17 million de tan
NH3 est obtenu anhydre liquide agrave -33degC et stockeacute agrave cette tempeacuterature agrave la pression atmospheacuterique Les reacuteservoirs contiennent jusquagrave 36 000 t de NH3
Fe3O4 943
Al2O3 23
CaO 17
K2O 08
MgO 05
SiO2 04
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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334 Volumes de production potentielle
La production drsquoune tonne ammoniac deacutegage 12 t de dioxyde de carbone Celui-ci peut ecirctre utiliseacute pour produire de lureacutee vendu aux distributeurs de gaz industriels ou rejeteacute dans latmosphegravere
En 2013 la production de N est de 140 millions de tonne dans le monde et de 15 M tonnes dans lrsquoUnion europeacuteenne (en 2012)
Pays Volume (millions T)
Chine 46 Inde 12 Russie 10 Etats-Unis 87 Trinidad et Tobago 53 Indoneacutesie 51 Ukraine 42 Canada 39 Egypte 30 Allemagne 28
Source USGS
Aux Etats-Unis en 2013 13 socieacuteteacutes exploitent 28 usines de production situeacutees pour 60 des capaciteacutes de production en Louisiane Oklahoma et Texas Les principaux producteurs sont CF Industries Holdings Koch Nitrogen et LLC PCS Nitrogen Agrium
Dans lUnion europeacuteenne en 2013 avec une capaciteacute de production de 169 millions de t de N il y a 42 usines de production dammoniac La Chine en 2012 compte 394 usines de production dammoniac
La fermeture de certaines usines en Europe pourrait libeacuterer des volumes de CO2 significatifs
34 La production en France
En 2011 la production eacutetait de 470 663 tonnes
Les sources de CO2 sont des uniteacutes de 100 agrave 350 tj de CO2 (36 agrave 130 000 Tan) principalement agrave partir dusines de production de bioeacutethanol ou dammoniac Ces derniegraveres uniteacutes sont situeacutees agrave Grand-Quevilly (76 GPN) exploiteacutees par Messer Linde (capaciteacute de 80 000 tan) et Air Liquide (capaciteacute de 110 000 tan) Grand-Puits (77 GPN) 2 uniteacutes lune exploiteacutee par Messer lautre par Air Liquide Ottmarsheim (67 Borealis) 1 uniteacute exploiteacutee par Air Liquide
Air Liquide fin 2009 a implanteacute une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone agrave Bazancourt (51) le CO2 provenant de lusine de bioeacutethanol de Cristanol deacutetenue agrave 55 par le groupe Cristal Union le bioeacutethanol eacutetant obtenu principalement par fermentation de betteraves Elle a une capaciteacute annuelle de 120 000 tonnes
ACP reacutecupegravere du CO2 de lusine de bioeacutethanol de Beinheim (67) provenant de la fermentation du bleacute exploiteacutee par le groupe Roquette avec une capaciteacute de production de 64 000 tan
Messer exploite en France 4 uniteacutes de production
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 21
Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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Lavera (13) avec 120 000 tan provenant dune part de lusine de production doxyde deacutethylegravene dIneos et dautre part de lhydrocraqueur de la raffinerie dIneos Nangis (77) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Grand-Quevilly (76) le dioxyde de carbone provenant de lusine de production dammoniac du groupe GPN
Lacq (64) depuis deacutebut 2013 une uniteacute produit 70 000 tan issues de la fermentation du maiumls de lusine de bioeacutethanol dAbengoa Bioenergy srsquoajoutent aux chiffres de 2011
Messer produit de la glace carbonique agrave Mitry-Mory (77) Saint Georges dEsperanche (38) et Carbon-Blanc (33)
Linde exploite une usine de liqueacutefaction de CO2 issu de la production dammoniac sur le site de
Grand-Quevilly de GPN avec une capaciteacute de production de 80 000 tan
Yara produit de la glace carbonique agrave Savigny le Temple (77) et a creacuteeacute une uniteacute de stockage de
dioxyde de carbone agrave Montoir-de-Bretagne (44) dune capaciteacute de 1 800 t qursquoil alimente agrave laide de
3 navires transportant le dioxyde de carbone agrave leacutetat liquide
En dehors de ces grandes industries il existe des uniteacutes de 2 agrave 30 tj de reacutecupeacuteration de CO2 provenant de la fermentation dans des brasseries Ce CO2 est reacuteutiliseacute dans leacutelaboration de la biegravere Il existe aussi des uniteacutes de 2 agrave 8 tj de CO2 reacutecupeacutereacute lors de la production deaux mineacuterales gazeuses Le gaz est reacuteinjecteacute dans leau pour la regazeacuteifier celle-ci sont donc en autoconsommation
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La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 13
La carte ci-dessus montre les zones une grande partie de la France sans aucune usine de production de CO2 agrave moins de 200Km et plus
Le centre de la France est tregraves mal desservi La reacutegion Bretagne tregraves pourvue en IAA nrsquoa que le terminal de stockage comme source drsquoalimentation
La reacutegion Rhocircne-Alpes tregraves industrielle est eacutegalement assez peu pourvue en installation
Le deacuteveloppement drsquoune production locale peut donc avoir du sens
35 La meacutethanisation et son deacuteveloppement
351 Localisation des projets de meacutethanisation
Le biogaz eacutetant le premier marcheacute viseacute par BIOCARBO il est inteacuteressant de comparer la localisation des sites de production
La meacutethanisation agricole est surtout deacuteveloppeacutee dans lrsquoOuest de la France La meacutethanisation industrielle est mieux reacutepartie sur le territoire
On peut neacuteanmoins se rendre compte que de nombreux sites de meacutethanisation pourraient approvisionner des zones eacuteloigneacutees des sites de production industrielle
Il y a donc bien une adeacutequation entre la production de CO2 sur uniteacutes de meacutethanisation et les besoins des industriels
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4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 14
4 Prix du CO2
41 Eleacutements de prix de revient
Vu le faible nombre de site de production de la taille et de la forte inteacutegration de ces installations lrsquoexercice est difficile
Nous avons trouveacute deux articles de presse sur des investissements de grands groupes
411 Air liquide en Australie
Air Liquide va investir 10 millions deuros dans une uniteacute de valorisation du dioxyde de carbone en Australie Cette uniteacute sera associeacutee agrave un site de production de gaz naturel et fournira lindustrie australienne en gaz carbonique
Le marcheacute australien des applications industrielles du dioxyde de carbone concerne essentiellement la lutte contre les incendies la production du vin la carbonatation des sodas la conservation et la surgeacutelation des aliments la preacuteservation de la chaicircne du froid et le traitement des eaux Air Liquide indique que ce marcheacute repreacutesente 200 000 tonnes par an et connaicirct une croissance reacuteguliegravere de 4 par an porteacutee par lrsquoindustrie alimentaire et le traitement des eaux
Le groupe franccedilais preacutevoit de reacutecupeacuterer jusqursquoagrave 69 000 tonnes de dioxyde de carbone du site de production de gaz naturel de BassGas qui sera mise en service en 2010 Le dioxyde de carbone reacutecupeacutereacute sera purifieacute liqueacutefieacute puis reacuteutiliseacute pour drsquoautres applications industrielles au lieu drsquoecirctre directement rejeteacute dans lrsquoatmosphegravere
Cette uniteacute sera situeacutee dans le Gippsland dans la reacutegion de Victoria pregraves de la ville de Lang Lang agrave environ 100 km au Sud Est de Melbourne
Lrsquoinvestissement preacutevu est donc de 10 000 000 euro pour 69 000 tan
412 Messer agrave Lacq (France)
Messer France sengage sur du CO2 vert agrave Lacq Juillet 2011 Messer France annonce et deacutemarre la construction dune nouvelle uniteacute de production de CO2 agrave Lacq (64) en partenariat avec le groupe espagnol Abengoa premier producteur europeacuteen de biocarburants Luniteacute aura une capaciteacute de 8 tonnes heures soit 70 000 tonnes an Linvestissement est estimeacute agrave 12 millions dEuros
413 Estimation drsquoun prix de revient deacutepart
Les 2 projets correspondent agrave des montants eacutequivalents
Il est preacutevisible que ce montant sera deacutepasseacute mais en maintenant cette preacutevision on peut consideacuterer un amortissement de 10 ans pour ce type drsquoinstallation
12 000 00010 70 000 = 1714euro par tonne pour lrsquoamortissement de lrsquoinstallation
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 21
Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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On peut consideacuterer un coucirct de maintenance de 5 de lrsquoinvestissement soit 857euro par tonne et un coucirct de consommable (charbon actif eacutenergiehellip) compris entre 4 et 6 euros par tonne
Le prix de revient du CO2 industriel est donc drsquoun minimum de 30 euro la tonne deacutepart
A ce prix il convient drsquoajouter le conditionnement le transport et les frais de distributionpierre
42 Prix du CO2 alimentaire
La recherche de prix de vente du CO2 nrsquoest pas facile La qualiteacute laquo industrielle raquo est vendue entre 100 et 200eurot pour lrsquoutilisation en serre de culture (selon les volumes acheteacutes et la reacutegion)
Les prix de la qualiteacute alimentaire peuvent varier de 150 euro agrave plus de 1000 euro selon les volumes acheteacutes Coca Cola est le principal utilisateur jusqursquoagrave lrsquoachat de petites recharges de 10Kg pour lesquelles les prix atteignent des sommets
Ce prix a eacuteteacute valideacute par les liens suivants qui donnent des indications httpforumsscenario-paintballcomtopic4360-achat-bouteille-CO2-classe-2-
alimentaire Grosses bouteilles recharge de 10 Kg payeacutee 30 agrave 40 euro dans le meilleur des cas (soit 3 agrave
4000 euroT) httpwwwsoda-marketfrrecharge-gaz-cylindre-vide-c-25_81html Petit format 15euro le Kg minimum (soit 15 000 euroT)
43 Ecarts entre les prix agrave la production et au deacutetail
Lrsquoeacutecart constateacute entre les coucircts de production industriel deacutepart et les prix au deacutetail mecircme en vrac laissent apparaitre une marge de conditionnement-distribution importante (agrave minima 70 euroT)
Selon le marcheacute choisi il sera important drsquoaffiner les coucircts affeacuterents aux conditionnements stockage transport et distribution La structure des coucircts agrave partir drsquoune production agrave base de biogaz disseacutemineacutee ne sera pas la mecircme que celle drsquoune production industrielle de gros volumes
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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5 Deacuteboucheacutes possibles du CO2
51 Consommation
La consommation europeacuteenne est denviron 55 millions de tan
52 Diffeacuterentes formes physico-chimiques utiliseacutees
Le CO2 srsquoutilise sous ces diffeacuterents eacutetats physiques ce qui permet de valoriser ses proprieacuteteacutes physico-chimiques
53 Mode drsquoutilisation
531 Une distribution en gaz liqueacutefieacute
Le CO2 liquide est livreacute sous forme de gaz liqueacutefieacute et stockeacute en citerne chez le client ougrave il est maintenu sous forme liquide par la conjugaison de fortes pressions (20 bars) et de basses tempeacuteratures (-20degC) assureacutees par un groupe frigorifique Pour assurer la diffusion dans les serres sous forme gazeuse un deacutetendeur-vaporisateur est installeacute et le gaz est ameneacute agrave la tempeacuterature ambiante et agrave sa pression dutilisation Ce systegraveme est utiliseacute pour tous les usages sous forme gazeux
Lensemble du mateacuteriel de stockage du CO2 est livreacute et installeacute par le fournisseur du gaz qui le loue au client par le biais du paiement dun terme fixe mensuel Crsquoest par ce biais que les gaziers protegravegent leurs marcheacutes envers toute nouvelle concurrence
Forme Usages
Solide Effets fumigegravenes deacutecapage de piegraveces meacutetalliques viticulture lors des vendanges
Liquide Fluide frigorigegravene pour la congeacutelation daliments dans lindustrie eacutelectronique comme agent dextinction dans les extincteurs agent propulseur pour les boissons servies agrave la pression
Gaz Extinction des feux carbonatation des boissons gazeuses en aquariophilie et culture sous serre pour une meilleure croissance des plantes dans des emballages agrave atmosphegravere controcircleacutee en distribution deau potable pour relever la dureteacute des eaux trop agressives la solubilisation du calcaire dans les eaux dures les pompes agrave biegravere la conservation de la viande
Forme supercritique
Extraction darocircmes et de parfums par exemple de la cafeacuteine du cafeacute pour la production du cafeacute deacutecafeacuteineacute
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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532 Un contrat associant gaz et installation de stockage - utilisation
Les contrats proposeacutes sont tregraves voisins dans la forme de ceux que proposent les fournisseurs de GPL (propane et butane) et comprennent donc deux parties
un terme fixe mensuel forfaitaire correspondant agrave la location du stockage La capaciteacute de la cuve mise agrave disposition est normalement en rapport avec la consommation estimative du client Pour de petites consommations annuelles (de lrsquoordre de 50 tonnes) crsquoest une cuve de faible capaciteacute (10 tonnes) qui sera installeacutee mais au-delagrave de 200 tonnes consommeacutees le fournisseur preacutefeacuterera mettre en place des cuves de 20 agrave 30 tonnes Le terme fixe calculeacute par mois srsquoeacutechelonnera de 200 euro agrave 400 euro par cuve pour des capaciteacutes croissantes (10 agrave 30 tonnes)
Attention un fournisseur ajoute au terme fixe de stockage un montant forfaitaire de livraison (environ 80 euromois) montant fixe qui peut devenir variable quant il est proportionnel au nombre de livraisons Dans le premier cas il faut ajouter le forfait au terme fixe dans le second cas le forfait de livraison doit ecirctre inteacutegreacute au prix de la tonne livreacutee un terme proportionnel facturation agrave la tonne de CO2 livreacutee Le prix franco hors-taxe de
la tonne de CO2 est discuteacute au moment ougrave le contrat est signeacute Lrsquoeacutevolution du prix est agrave la discreacutetion du fournisseur comme crsquoest le cas dans les GPL on connaicirct le prix de la 1egravere tonne livreacutee mais ensuite
Il y a bien des formules drsquoactualisation des prix mais le client a peu de moyen de les controcircler et de les influencer Le fournisseur et le client estiment la quantiteacute consommeacutee annuellement et la formation du prix deacutependra des volumes contracteacutes
533 Installation agrave reacutealiser
Installation de la cuve
Hormis le geacutenie civil tout le mateacuteriel de stockage et de deacutetente est installeacute par le fournisseur qui en reste proprieacutetaire (le terme fixe constitue en fait une location)
Distribution
Le gaz est ameneacute vers son utilisation
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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534 Seacutecuriteacute
Les eacuteleacutements ci-dessous sont tireacutes des documents de lINRS
A forte concentration le dioxyde de carbone est principalement un gaz asphyxiant qui peut entraicircner la mort Les risques sont amplifieacutes par sa densiteacute eacuteleveacutee le gaz saccumulant dans les parties basses des locaux Tous les ans des morts surviennent dans les reacutegions viticoles apregraves les vendanges la fermentation et le deacutecuvage lors du nettoyage des cuves vides de jus mais pas de dioxyde de carbone inodore et incolore De 1984 agrave 1994 en France cela a eacuteteacute la cause de 31 deacutecegraves dans les reacutegions viticoles
Les premiegraveres manifestations surviennent lorsque la concentration dans lair atteint 2 avec une augmentation de lamplitude respiratoire A 5 de concentration il y a apparition de ceacutephaleacutee de sensation de vertige et daugmentation de la freacutequence cardiaque et de la pression arteacuterielle A 10 de concentration des troubles visuels surviennent avec des tremblements de lhypersudation et une perte de connaissance possible apregraves 10 minutes dexposition Au dessus de 20 de concentration des troubles graves apparaissent rapidement avec deacutepression respiratoire convulsions coma et mort
Dans divers pays les valeurs limites moyennes dexposition sont de 05
Dans tous les cas une bonne ventilation est neacutecessaire et suffisante pour eacuteliminer le danger
Par ailleurs le contact avec le dioxyde de carbone liquide ou solide peut provoquer des brucirclures
6 Les marcheacutes pour le CO2 alimentaire
Les normes agrave respecter Pureteacute 997 de CO2 O2 lt=03 (Un taux dlsquoO2 dissous ou gazeux trop eacuteleveacute entraicircne une oxydation de la biegravere qui peut
alteacuterer le goucirct et reacuteduire la dureacutee de conservation) H2O lt=50 ppm COlt=10ppm CxHylt=50ppm Huile lt= 5mgkg de CO2 liquide Soufre total lt= 5 ppm Meacutetaux lourds lt= 10 mgkg (Pb Cu Zn As)
Le gaz doit ecirctre conforme aux exigences (toutes ou parties en fonction de la destination du produit) Regraveglement (CE) 1782002 sur les principes geacuteneacuteraux et des prescriptions geacuteneacuterales de la
leacutegislation alimentaire (traccedilabiliteacute et rappel de lot) Regraveglement (CE) 8522004 relatif agrave lrsquohygiegravene des denreacutees alimentaires (mise en œuvre de
lrsquoHACCP) Regraveglement (CE) 2312012 eacutetablissant les speacutecifications des additifs alimentaires
eacutenumeacutereacutes aux annexes II et III du regraveglement (CE) 13332008 Regraveglement (CE) 19352004 concernant les mateacuteriaux et objets destineacutes agrave entrer en
contact avec les denreacutees alimentaires (confirmeacute par le laquo position paper raquo PP ndeg21 de mars 2009 de lrsquoEIGA)
Norme NF EN 936 2006 produits chimiques utiliseacutes pour le traitement de lrsquoeau destineacutee agrave la consommation humaine
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 21
Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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61 Boissons Carbonatation des Biegraveres et Cidres Carbonatation des Boissons rafraicircchissantes sans alcool Protection des vendanges et Inertage des ciels de cuves
Les gaz reacutefrigeacuterants peuvent ecirctre utiliseacutes au moment de la reacutecolte pour proteacuteger la vendange de lrsquooxydation pour la maceacuteration carbonique pour la maceacuteration initiale agrave froid Seul le gaz carbonique est utiliseacute (lrsquoazote pose des problegravemes de conservation) sous plusieurs formes et diffeacuterents conditionnements Les avantages et les performances du CO2 - en ce qui concerne son pouvoir frigorifique - varient suivant son eacutetat et son conditionnement
Le CO2 sous forme de glace ou de neige refroidit le produit agrave traiter en se sublimant Lutilisation encore marginale de ce systegraveme est reacuteserveacutee aux maceacuterations initiales agrave froid et constitue une solution alternative inteacuteressante aux installations plus lourdes de refroidissement de la vendange par eacutechangeurs externes
Lincorporation de la neige carbonique seffectue de preacutefeacuterence lors de lapport ce qui permet un refroidissement homogegravene de la vendange
62 Agroalimentaire
Industries alimentaires en France environ 70 de la production commercialiseacutee de CO2 sont utiliseacutes dans ces industries Il est reacutefeacuterenceacute E290 comme additif alimentaire Le CO2 utiliseacute dans ce secteur doit ecirctre particuliegraverement purifieacute
621 Plats cuisineacutes
Refroidissement cryogeacutenique des plats cuisineacutes en sortie de cuisson et surgeacutelation des plats cuisineacutes agrave laide de CO2 sous forme liquide
Conservation des aliments en atmosphegravere neutre par exemple le lait en poudre et le cafeacute soluble sont conditionneacutes sous une atmosphegravere de diazote et de dioxyde de carbone
Nettoyage cryogeacutenique des eacutequipements de preacuteparation des plats cuisineacutes Fromages yaourts desserts glaceacutes refroidir fabriquer surgeler et emballer au dioxyde
de carbone pour un rendement et une qualiteacute optimiseacutes Stockage de fruits par exemple des pommes en atmosphegravere controcircleacutee Les conditions
optimales sont les suivants -1 agrave 6degC 92 dhumiditeacute 2 agrave 3 de dioxygegravene 2 agrave 5 de CO2
Eacutelaboration des boissons gazeuses De plus des bouteilles plastiques peuvent ecirctre refroidies rapidement apregraves leur fabrication agrave laide de CO2 liquide
Augmenter le rendement de la transformation des fromages agrave pacircte dure Le CO2 et la fabrication des produits eacutepiciers extraction de lrsquoarocircme preacuteservation de
lrsquoarocircme Lemploi de CO2 sous forme de neige carbonique en vinification (maceacuteration agrave froid)
permet lors des vendanges de refroidir vers 5degC la reacutecolte et ainsi drsquoinhiber la fermentation qui pourra ensuite ecirctre meneacutee lentement
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622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
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Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 24
81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 26
84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 27
Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 20
622 Extraction drsquoarocircmes et de parfums
Comme solvant agrave leacutetat supercritique pour extraire des arocircmes et parfums (arocircmes
ameacuterisants du houblon nicotine du tabac cafeacuteine du cafeacute et du theacute huiles essentielles) deacutegraisser les peaux (les lipides sont solubles dans le CO2 supercritique et sont libeacutereacutes par deacutetente et refroidissement)
Eacutegalement utiliseacute comme solvant pour peintures en remplacement des solvants organiques
Les premiegraveres uniteacutes de production industrielle ont eacuteteacute implanteacutees en Allemagne en 1978 par Hag AG Corporation pour deacutecafeacuteiner le cafeacute 50 000 tan en 1982 agrave Munchester par SKW-Trotsberg pour extraire les arocircmes du houblon Des uniteacutes sont utiliseacutees en France agrave Grasse (CAL-Pfizer) Le CO2 supercritique remplace des solvants tels que le chlorure de meacutethylegravene ou laceacutetate deacutethyle Le cafeacute vert est dabord traiteacute par de leau et de la vapeur deau pour atteindre 30 agrave 40 dhumiditeacute afin de dissoudre la cafeacuteine Le cafeacute ainsi gonfleacute est deacutecafeacuteineacute par circulation de CO2 agrave 93degC sous 200-300 bars agrave travers les grains Le CO2 restitue la cafeacuteine par pulveacuterisation deau puis est recycleacute Le cafeacute deacutecafeacuteineacute est ensuite seacutecheacute
63 Remineacuteralisation des eaux potables au CO2 des reacutegions
granitiques
Leau de ces reacutegions est trop douce et risque en dissolvant la couche protectrice de carbonate de calcium des canalisations dentraicircner leur corrosion Un ajout de chaux et de CO2 permet daugmenter la dureteacute de leau Cette solution a lrsquoavantage du respect de lrsquoenvironnement car le CO2 est naturel et non polluant la suracidification est quasiment impossible et il nrsquoy a aucune saliniteacute excessive
64 Chaicircne du froid Restauration aeacuterienne et traiteurs
Il est agrave noter que dans ce domaine drsquoactiviteacute les socieacuteteacutes ont tendance agrave financer les installations de surgeacutelation pour obtenir des contrats de fourniture de long terme Ceci rend encore plus difficile lrsquoaccegraves agrave ce type de marcheacute
La fabrication de CO2 alimentaire va entrainer des surcoucircts drsquoinvestissements importants Il faudra donc prendre en consideacuteration lrsquointeacuterecirct au cas par cas Ce type de production devrait ecirctre reacuteserveacute aux sites de production dont les tonnages seront importants (4 agrave 5 000 tonnes et plus)
7 Les marcheacutes pour le CO2 industriel
71 Chaicircne du froid
Bien que relieacute agrave lrsquoindustrie agro alimentaire le CO2 utiliseacute pour le transport des marchandises nrsquoutilise pas une qualiteacute alimentaire
Distribution Frigorifique Urbaine Transport des produits alimentaires intermeacutediaires Transport pharmaceutique et meacutedical
Les grandes socieacuteteacutes de transport frigorifique ont un syndicat dont lrsquoadresse est httpwwwuntffr
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 21
Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 22
75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 24
81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 26
84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 27
Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 21
Il conviendra de le contacter pour avoir son avis sur les opportuniteacutes de ce marcheacute
72 Serres agricoles
Fertilisation des serres au dioxyde de carbone pour accroitre le rendement naturellement
Depuis longtemps le prix du vente du CO2 liquide est moins eacuteleveacute au Beacuteneacutelux qursquoen France agrave cause des coucircts du transport des zones de production jusqursquoaux clients maraicircchers Ces derniegraveres anneacutees quelques producteurs de Bretagne se sont regroupeacutes dans un GIE drsquoachat pour reacuteduire les frais drsquoapproche
La consommation annuelle constateacutee chez les utilisateurs bretons est comprise entre 50 et 250 tonnes par hectare suivant les cultures et le type de serres et surtout deacutependant de la volonteacute du producteur de laquo deacutepenser raquo ou non du CO2 liquide Il est possible de consommer jusqursquoagrave 300 tonnesha an de CO2 liquide comme il est pratiqueacute en Belgique ou au Canada Dans ce cas les apports de CO2 liquide sont eacuteleveacutes en eacuteteacute quand le stockage de chaleur ne peut plus assurer les besoins avec la reacutecupeacuteration de gaz carbonique sur fumeacutees
Les serristes sont reacutepartis principalement en Bretagne et dans le Sud de la France Une action commerciale aupregraves des coopeacuteratives de production (Saveacuteol Prince de Bretagne Rougeline) est agrave preacutevoir car un collectif de serristes peut repreacutesenter un pocircle de consommation pilier drsquoun projet
73 Proceacutedeacutes Industriels Nettoyage cryogeacutenique Protection Anti-explosion Fabrication drsquoextincteurs Deacutesinsectisation (avionhellip) Source de carbonate Gaz propulseur pour aeacuterosol et liquide reacutefrigeacuterant
Seuls les grands industriels vont avoir un volume drsquoachat suffisant pour constituer un partenaire solide pour un projet
74 Gaz laser
Les gaz industriels sont utiliseacutes principalement pour le traitement de la matiegravere dans la technique du laser Les proprieacuteteacutes des rayons laser sont utiliseacutees - haute intensiteacute et puissance du faisceau - pour le coupage la perforation le soudage le marquage et le traitement de surface Gracircce agrave ses hautes performances et une technique de mise en œuvre simple les lasers tels que le laser CO2 le laser Excimer et le laser ND YAG se sont imposeacutes
Les lasers CO2 et Excimer sont des lasers utilisant des gaz les gaz formant le principe actif du laser Dans le cas des lasers CO2 ce gaz lasant est constitueacute dun meacutelange de dioxyde de carbone (CO2) dacuteazote et dheacutelium En fonction des longueurs dacuteondes on utilise pour les lasers Excimer des meacutelanges Argon Krypton ou Xenon additionneacutes de fluor ou de chlore
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 23
Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
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Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
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75 Traitement des eaux useacutees Neutralisation du pH des effluents par injection de dioxyde de carbone
Lutilisation du CO2 preacutesente des avantages consideacuterables par rapport aux acides mineacuteraux tels que lrsquoacide sulfurique ou lrsquoacide chlorhydrique qui sont tregraves dangereux et agressifs
Il est parfois utiliseacute pour diminuer le pH de leau de piscines apregraves un ajout deau de
Javel (basique) Les acteurs dans ce domaine sont peu nombreux et sont des grands groupes (Veacuteolia Suez Saurhellip) Une action commerciale aupregraves de ces interlocuteurs est agrave envisager absolument
76 Meacutetallurgie Techniques en fonderie Technique des brucircleurs Technique de processus et de rinccedilage
Des bacirctonnets de CO2 solide sont utiliseacutes pour deacutecaper des piegraveces meacutetalliques (moules de fonderiehellip) Les cylindres de CO2 (05 agrave 32 mm de diamegravetre sur 15 mm de long) sont projeteacutes agrave la vitesse de 350 ms sur la surface agrave deacutecaper Lors du deacutecapage CO2 se sublime des filtres retiennent les particules arracheacutees de la surface et leacutetat de surface est respecteacute Ce proceacutedeacute qui est concurrenceacute par un proceacutedeacute selon le mecircme principe utilisant de la glace qui permet de remplacer le traditionnel sablage ou des deacutecapages agrave laide de solvants qui entraicircnent des quantiteacutes importantes de deacutechets
Ces industries sont tregraves sectoriseacutees mais preacutesentes dans de nombreuses reacutegions franccedilaises Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet dans lrsquoEst de la France Lrsquoannuaire de la profession est agrave lrsquoadresse Internet suivante httpwwwforgefonderieorgl-annuaire-fonderie
77 Traitement Thermique Trempage Proceacutedeacutes de brasage Proceacutedeacutes thermiques pour les fours batch et les fours agrave passage Traitements de surface
Ces industriels sont geacuteographiquement bien reacutepartis sur le territoire franccedilais Les socieacuteteacutes les plus importantes peuvent constituer le consommateur important neacutecessaire agrave un projet Le syndicat professionnel est consultable sur le site web httpwwwa3tsorgassociation-a3ts
78 Technologie du beacuteton Refroidissement du beacuteton
Nous nrsquoavons pas pu obtenir de donneacutees de ces industriels Crsquoest une piste agrave travailler eacuteventuellement
79 Chimie Fabrication de lureacutee utiliseacutee comme engrais azoteacute Fabrication du carbonate de sodium destineacute principalement agrave lindustrie du verre
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Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 24
81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 26
84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 27
Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 23
Propulseur dans les aeacuterosols agent dexpansion des mousses de polyureacutethane et de polystyregravene en remplacement des CFC et du cyclopentane
Ces acteurs importants consomment des quantiteacutes tregraves importantes et peuvent constituer des pocircles solides de stabiliteacute pour une uniteacute de production
710 Applications speacutecifiques Traitement in-situ de sols Utiliseacute dans le nettoyage agrave sec des vecirctements en remplacement du perchloreacutethylegravene qui
est interdit aujourdrsquohui Le CO2 supercritique est eacutegalement utiliseacute comme eacuteluant en chromatographie
Des quantiteacutes importantes peuvent ecirctre envisageacutees dans lrsquoindustrie du cafeacute Il est neacutecessaire de regarder srsquoil existe une chaicircne de magasins de pressing
711 Industrie peacutetroliegravere Utiliseacute agrave grande eacutechelle dans la reacutecupeacuteration assisteacutee de peacutetrole et de gaz naturel
Par exemple agrave Midale dans le Saskatchewan au Canada 1 300 tjour sont injecteacutees dans le gisement de peacutetrole Le dioxyde de carbone provient dune usine de gazeacuteification de la houille situeacutee agrave Beulah dans le Dakota du Nord aux Etats-Unis et est achemineacute par 330 km de pipeline
Une proposition peut ecirctre faite aux trois grands acteurs Franccedilais (Vermillon Lundin et Geacuteopeacutetrol) mais leurs productions eacutetant limiteacutees ils ne pourraient ecirctre que des acteurs locaux (Seine-et-Marne Marne et Landes)
712 Eveacutenementiel La glace carbonique preacutesente une autre application plus divertissante En effet en contact avec de lrsquoeau (agrave fortiori chaude) la glace carbonique deacutegage une fumeacutee blanche Le CO2 solide est beaucoup utiliseacute pour ses effets fumigegravenes Air Liquide reacutealise chaque anneacutee avec le Chacircteau de Versailles plusieurs eacuteveacutenements (Nuits Blanches Grandes Eaux Nocturnes) et en profite pour mener une campagne de notorieacuteteacute agrave cette occasion Le CO2 est de plus en plus utiliseacute pour les concerts les effets sceacuteniques les theacuteacirctres et cabarets et les spectacles
Les volumes sont assez faibles et ne peuvent ecirctre consideacutereacutes comme un client de base
8 Commercialisation
Trois scheacutemas de commercialisation peuvent ecirctre envisageacutes la vente directe agrave diffeacuterents utilisateurs un partenariat avec un consommateur important ou ecirctre fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
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81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
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Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 24
81 Vente directe
Nous avons vu au chapitre preacuteceacutedent que les utilisateurs sont divers et nombreux Il existe donc des utilisateurs agrave proximiteacute de chaque uniteacute de meacutethanisation en France
Cependant plusieurs facteurs peuvent apporter des difficulteacutes agrave cette commercialisation
Les opeacuterateurs en place sont des entreprises de taille importante et puissante financiegraverement Elles seront donc des concurrents redoutables
Pour se proteacuteger drsquoeacuteventuels nouveaux concurrents elles ont drsquoores et deacutejagrave mis en place des strateacutegies de fideacutelisation et de protection de leurs marcheacutes agrave savoir
Stockage chez le client Deacuteveloppement de mateacuteriel pour la surgeacutelation (CRYOJETreg CRYOSPIRreg chez Messer
Aligal Silversas Aligal Zip Freeze 3 hellip chez Air liquide) qui peuvent ecirctre mis agrave disposition des industriels en location vente en eacutechange de contrat de vente de CO2
Mateacuteriel de nettoyage cryogeacuteniquehellip
Le montant drsquoinvestissement agrave preacutevoir sera donc important pour acqueacuterir des clients De plus il faudra prendre en compte plusieurs autres facteurs
Saisonnaliteacute de la demande Peacuteriode de congeacutes Obligation de livraison hellip
Lrsquoensemble de ces points est agrave chiffrer afin de prendre la deacutecision de vente directe
En phase de deacutemarrage il conviendra de privileacutegier les clients qui ont des exigences limiteacutees (pour qui le CO2 est un plus sans ecirctre vital par exemple)
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 26
84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 27
Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 25
Cette eacutevaluation ira de pair avec la capaciteacute agrave deacutevelopper un reacuteseau de fournisseurs agrave partir de biogaz suffisamment dense pour seacutecuriser lrsquoapprovisionnement et geacuterer les contraintes propres
82 Partenariat avec un consommateur important
Pour palier agrave la difficulteacute de vente de CO2 agrave des industriels diffus il pourrait ecirctre envisageacute de trouver un industriel consommateur important et local Son inteacuterecirct peut ecirctre de diversifier ses sources drsquoapprovisionnement et ou de mettre en avant le caractegravere local de la ressource utiliseacutee (jouer sur la diminution de son empreinte Carbone et lrsquoamorce drsquoun systegraveme drsquoeacuteconomie circulaire)
Il faudrait trouver un industriel consommant au moins 30 de la production et signer un engagement de long terme avec lui ou encore mieux drsquoassociation dans lrsquoinvestissement de production
Ceci ne peut srsquoenvisager que dans un accord gagnant gagnant avec une forte baisse du prix drsquoachat du CO2 contre un engagement de long terme
Une partie importante de la production eacutetant vendue il sera plus facile de vendre localement le solde avec des marges importantes
BIOCARBO sera toujours soumis agrave la saisonnaliteacute de la demande agrave des obligations de livraisons hellip
83 Fournisseur compleacutementaire drsquoun industriel distributeur de CO2
Une autre strateacutegie pourrait ecirctre de vendre la production aux industriels gaziers
Ceci peut avoir un sens dans la mesure ougrave il serait possible de signer un contrat de vente de la totaliteacute du gaz Le prix sera bien entendu beaucoup moins eacuteleveacute mais il nrsquoy aura aucun investissement compleacutementaire agrave reacutealiser
Dans la mesure ougrave vous souhaitez explorer cette piste de commercialisation voici les commentaires que lrsquoon peut faire
En analysant la carte de la reacutepartition des usines des industriels Air Product nrsquoa aucune usine en France Il serait inteacuteressant de les contacter On voit que Messer et Air Liquide sont les mieux implanteacutes mais aucun de ces deux
grands nrsquoa drsquousine dans lrsquoOuest Au contraire Yara a une implantation dans lrsquoOuest et le Nord mais rien dans le reste du
Pays ACP devrait eacutegalement ecirctre inteacuteresseacute par une couverture nationale Dans les grands industriels Europeacuteens Linde Gas est le moins bien pourvu en installation
sur le territoire franccedilais Il serait important de les contacter en vue drsquoun accord
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84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
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Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 26
84 Transformation
LrsquoADEME a publieacute un document laquo Valorisation chimique du CO2 Etat des lieux ndash Quantification des beacuteneacutefices eacutenergeacutetiques et environnementaux et eacutevaluation eacuteconomique de trois voies chimiques raquo reacutealiseacute par ENEA De la lecture de ce document il ressort que la production drsquoacide formique est la seule activiteacute pouvant ecirctre rentable agrave ce jour La transformation se fait par hydrogeacutenation ou par eacutelectro-reacuteduction
841 Production drsquoacide formique
Proceacutedeacutes de production de lrsquoacide formique
Lrsquohydrogeacutenation comprend lrsquoensemble des reacuteactions visant agrave faire reacuteagir le dioxyde de carbone avec des moleacutecules de dihydrogegravene dans le but de produire des carburants ou produits chimiques agrave haute valeur ajouteacutee Lrsquoaiguillage entre les diffeacuterentes routes chimiques possibles de cette filiegravere repose principalement sur le choix drsquoun catalyseur particuliegraverement seacutelectif et actif pour la reacuteaction souhaiteacutee Il est ainsi possible de fabriquer de lrsquoacide formique selon la reacuteaction suivante CO2 + H2 rarr HCOOH
La production de lrsquoacide formique par eacutelectro-reacuteduction du CO2 par le biais de la reacuteaction se fait selon la formule CO2 + 2H+ + 2endash rarr HCOOH Le CO2 est reacuteduit sous phase gazeuse au niveau de la cathode pour former un ion formiate (HCOO- ) puis de lrsquoacide formique en se combinant aux protons produits au niveau de lrsquoanode ou fournis par un acide Ce proceacutedeacute est illustreacute ci-apregraves
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Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
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Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 27
Il est eacutegalement possible de former un sel de formiate intermeacutediaire (HCOONa ou HCOOK) avant acidification en acide formique
Utilisation de lrsquoacide formique
Lrsquoacide formique est utiliseacute principalement pour lrsquoensilage et la conservation de nourriture animale et dans lrsquoindustrie textile (tannage du cuir notamment) ces deux secteurs comptant pour quasiment 50 des deacuteboucheacutes Les autres applications incluent la synthegravese de sels de formate la pharmaceutique la synthegravese de gommes chimiques de catalyseurs etc En matiegravere drsquoeacutenergie lrsquoutilisation de lrsquoacide formique est principalement envisageacutee en tant que porteur drsquohydrogegravene agrave plus forte densiteacute eacutenergeacutetique ce qui permettrait drsquoouvrir la porte agrave un marcheacute de taille substantiellement supeacuterieure dans la perspective du deacuteveloppement drsquoune mobiliteacute hydrogegravene
Taille du marcheacute et capaciteacutes de production
En 2012 lrsquoEurope repreacutesentait environ un tiers de la consommation mondiale drsquoacide formique elle-mecircme estimeacutee agrave environ 065 Mtan soit un marcheacute de taille tregraves reacuteduite Deacutebut 2013 le marcheacute nrsquoeacutetait pas en tension avec suffisamment de capaciteacute de production La consommation mondiale devrait augmenter significativement dans les anneacutees agrave venir (+ 37 an drsquoici 2018) principalement en Chine en raison de lrsquoameacutelioration du niveau de vie de la population Des capaciteacutes additionnelles de productions sont eacutegalement attendues pour reacutepondre agrave ce besoin notamment en Chine deacutejagrave leader sur le marcheacute (demande en croissance faibles CAPEX et faible coucirct de main drsquoœuvre)
Lrsquoutilisation de lrsquoacide formique pour la mobiliteacute (porteur drsquohydrogegravene) entrainerait une forte croissance des besoins et capaciteacutes de production associeacutees neacuteanmoins au prix actuel des carburants et vu le deacuteveloppement de la mobiliteacute hydrogegravene cela parait peu probable avant 2030
Prix du produit
Rameneacutes agrave la tonne de produit le coucirct complet de production drsquoacide formique est de 320 eurot dans le sceacutenario le plus optimiste En consideacuterant un prix de marcheacute europeacuteen de 890 eurot en moyenne le coucirct de production du produit peut laisser une marge inteacuteressante En Europe avec un prix de 890 eurot le marcheacute global srsquoeacutetablit de quelques centaines de millions agrave un milliard drsquoeuros
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 28
Structure de lrsquoindustrie
En Europe la production est concentreacutee en Europe de lrsquoOuest et notamment en Allemagne BASF est le premier producteur mondial drsquoacide formique avec 182 000 tan suivi du Finlandais Kemira Oyj avec 100 000 tan
Conclusion
Le grand inteacuterecirct eacutecologique serait la production drsquoun acide qui est utiliseacute par lrsquoexploitant et ses voisins pour ses ensilages Il srsquoagit donc drsquoune eacuteconomie circulaire et une activiteacute parfaitement eacutecologique les investissements cependant doivent ecirctre analyseacutes avec soin
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 29
Conclusion
Opportuniteacutes et contraintes des diffeacuterents positionnements
Les observations reacutealiseacutees peuvent ecirctre mise au regard du projet de BIOCARBO et se traduire dans le tableau de synthegravese ci-dessous Opportuniteacutes Contraintes
Vente directe
Nombre important drsquoutilisateurs potentiels
Proximiteacute producteur-consommateur
Possibiliteacute de srsquoinscrire dans des projets
locaux drsquoeacuteconomie circulaire empreinte
Carbone et de beacuteneacuteficier de financement
Capaciteacute agrave se faire reconnaitre comme un
fournisseur solide (sur un usage
secondaire par rapport agrave lrsquoactiviteacute de
lrsquoindustriel)
Exigences speacutecifiques agrave chacun des clients
Neacutecessiteacute de mettre en place une
infrastructure de gestion performante et
de srsquoassurer de la rentabiliteacute finale de
lrsquoopeacuteration
Seacutelectionner les clients ayant les
exigences techniques limiteacutees en
eacutechanges drsquoun prix compeacutetitif
Capaciteacutes technique et de financement
mobiliseacutes pour les clients au deacutetriment de
la solution BIOCARBO
Partenariat
industriel
BIOCARBO -
Consommateur
Seacutecurisation du deacuteboucheacute initial
Simplification de la logistique et des
contraintes de gestion
Effet drsquoimage aupregraves des futurs clients
Capaciteacute agrave identifier un consommateur
ayant des besoins correspondant aux
volumes de production de BIOCARBO
Deacutependance
Transfert drsquoune partie de la valeur ajouteacutee
Fournisseur
compleacutementaire
drsquoun industriel
distributeur de
CO2
Faciliteacute de gestion des flux
Appui technique sur la logistique gaziegravere
Apport drsquoune solution de diversification et
de valorisation sur des sources diffuses de
CO2
Relais potentiel de commercialisation
etou de financement de la solution
BIOCARBO
Incertitudes sur lrsquointeacuterecirct agrave deacutevelopper des
capaciteacutes compleacutementaires de production
Concurrence potentielle avec leur propre
solution de purification de biogaz
Capaciteacute de neacutegociation
Inteacutegration potentielle agrave plus ou moins
long terme
Transformation en
acide formique
Produit de grande consommation
Clients agrave proximiteacute
Economie circulaire
Investissement eacuteleveacute
Nouveau meacutetier
Manipulation de produit dangereux
En gras les caracteacuteristiques deacuteterminantes
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
Etude du marcheacute du CO2 ndashBIOCARBO - Decid amp Risk ndash septembre 2015 30
Le projet de vente directe est le plus compliqueacute et le plus exigeant en termes de capaciteacute de financement Il suppose drsquoaffronter directement les industriels en place et drsquoavoir la chance drsquoidentifier un creacuteneau porteur avec des acteurs pregraves agrave srsquoengager
Le partenariat industriel est plus simple en phase de deacutemarrage mais il faut identifier un consommateur inteacuteresseacute accepter la speacutecialisation sectorielle au deacutemarrage Les acteurs agricoles et agroalimentaires sont agrave privileacutegier sous lrsquoangle du couplage avec la meacutethanisation
Le rapprochement avec un industriel gazier peut ecirctre inteacuteressant comme relais de deacuteveloppement La difficulteacute est de reacuteussir agrave les inteacuteresser puis agrave neacutegocier Cette voie suppose drsquoaccepter une perspective drsquointeacutegration agrave plus ou moins long terme
Enfin la voie de transformation est possible mais sera reacuteserveacutee aux clients ayant la capaciteacute de geacuterer une activiteacute industrielle
