L'ammoniac vert : la clé de la décarbonisation du transport maritime ?

L'ampleur du problème ne fait aucun doute. Et l'urgence de s'y attaquer. Le transport maritime représente près de 3 % des émissions annuelles de_CO2 dans le monde, indique l'OMI. En 2018, les délégués de l'OMI ont convenu de réduire les émissions de 50 % par rapport aux niveaux de 2008 d'ici à 2050. Mais à moins de trois décennies de l'échéance, l'objectif semble plus que jamais inatteignable. Le développement d'alternatives viables au carburant diesel est un défi plus urgent que jamais. L'ammoniac vert peut-il résoudre la crise du carbone dans le transport maritime ?

Qu'est-ce que l'ammoniac vert ?

Dans le contexte de l'écologisation de l'ammoniac, il est important de rappeler à quel point le monde est déjà dépendant du produit conventionnel. La moitié de notre production alimentaire mondiale dépend de l'ammoniac, qui est un composant clé des engrais minéraux. La production de ce gaz piquant et incolore - une molécule simple composée de trois atomes d'hydrogène liés à un seul atome d'azote - représente environ 5 % de la consommation mondiale de gaz. En effet, l'ammoniac (NH3) est traditionnellement produit par le procédé de reformage du méthane à la vapeur Haber-Bosch, qui consomme beaucoup d'énergie et implique la réaction de l'hydrogène et de l'azote avec un catalyseur à haute température (environ 500 °C) et à haute pression (20-40 mPa). Le gaz naturel alimente ce procédé. L'équation de l'ammoniac vert consiste donc à remplacer ce combustible fossile par une énergie renouvelable. L'hydrogène vert est produit en divisant l'eau en hydrogène et en oxygène au moyen de l'électrolyse, tandis que l'azote nécessaire à la synthèse de l'ammoniac est produit par la technologie de séparation de l'air. Souvent appelée "Power-to-X", la fabrication d'ammoniac vert n'est pas un processus si complexe ; elle nécessite simplement de grandes quantités d'énergie verte.

L'ammoniac vert comme carburant

Bien que l'ammoniac vert ait une densité énergétique neuf fois supérieure à celle des batteries Li-ion et trois fois supérieure à celle de l'hydrogène comprimé, son utilisation dans le transport maritime se heurte à d'importants obstacles, principalement son coût, le manque d'installations de production et sa toxicité. Un sondage réalisé lors de la conférence sur l'ammoniac en novembre 2020 a révélé que 35 % des personnes interrogées considéraient que le principal obstacle à l'utilisation de l'ammoniac vert comme carburant pour le transport maritime était l'absence de taxe sur le carbone, tandis que 32 % pensaient que c'était le coût de la production d'hydrogène vert. Dans ce cas, la solution doit venir de l'introduction d'une taxe sur les émissions de carbone et d'une législation plus punitive. La demande d'une taxe sur le carbone se fait entendre depuis des années mais, à ce jour, peu de progrès ont été réalisés car le cadre réglementaire fait largement défaut. Même si le prix de l'ammoniac vert devait baisser, l'absence actuelle d'installations de production à grande échelle constitue un énorme défi pour les transports maritimes fonctionnant à l'ammoniac. Enfin, l'utilisation d'ammoniac pour alimenter un navire comporte de nouveaux risques. L'ammoniac est corrosif pour certains alliages contenant du cuivre et du nickel, ainsi que pour certaines matières plastiques. Il est difficile à enflammer, ne maintient pas bien la combustion et, lorsqu'il brûle à haute température, produit du dioxyde d'azote, qui est nocif pour les systèmes respiratoires, ainsi que de petites quantités d'oxyde nitreux, un gaz à effet de serre très puissant. En d'autres termes, le chemin vers ce carburant sans carbone est loin d'être facile.

Les risques sont évidents et plusieurs accidents maritimes impliquant de l'ammoniac ont eu lieu. Consultez la section "Maritime News" du site FleetMon.com pour trouver une liste d'incidents récents.

Signes de progrès

L'un des moyens d'éliminer les émissions nocives consiste à utiliser des piles à combustible pour propulser un navire. De multiples projets ont démontré que les piles à combustible à membrane échangeuse de protons peuvent propulser de petits navires (par exemple, des ferries et des sous-marins), mais l'ammoniac n'est pas un combustible aussi approprié que l'hydrogène pour ces piles à combustible. Cependant, l'ammoniac n'est pas un combustible aussi approprié que l'hydrogène pour ces piles à combustible. Les piles à combustible à oxyde solide pourraient s'avérer plus adaptées. Un système de 2 mégawatts utilisant cette technologie a été installé sur le navire d'approvisionnement Viking Energy en Norvège et sera testé à partir de 2024. Wärtsilä a commencé à tester l'ammoniac dans un moteur à combustion marin à Stord, en Norvège. MAN Energy Solutions et Samsung Heavy Industries collaborent pour développer le premier pétrolier fonctionnant à l'ammoniac d'ici 2024.

Sur le plan de la production, les choses avancent également, bien que très lentement. Dans le monde entier, seules de minuscules quantités d'ammoniac vert sont actuellement produites. Des usines pilotes au Japon et au Royaume-Uni produisent à peine 30 à 50 kg par jour, mais des initiatives plus importantes ont été lancées en Australie, au Danemark, au Chili, en Nouvelle-Zélande et en Arabie saoudite. Dans le Queensland, un projet de faisabilité d'une usine qui pourrait produire 20 000 tonnes par an en utilisant 208 GWh d'électricité verte a reçu le soutien de l'État. Mais pour mettre ce chiffre en perspective, l'industrie maritime mondiale a consommé l'équivalent de 3,05 millions de GWh en 2015. Remplacer seulement 10 % de ce total par de l'ammoniac vert nécessiterait quelque 550 000 GWh d'énergie renouvelable.

En juillet 2020, il a été annoncé qu'une usine d'ammoniac vert de 5 milliards de dollars serait construite dans le nord-ouest de l'Arabie saoudite pour produire 1,2 million de tonnes métriques par an. Dans un autre petit pas en avant, dans le Jutland occidental, au Danemark, le géant de l'énergie éolienne Vestas soutient le développement d'une usine d'ammoniac vert à l'échelle commerciale de 10 MW qui pourrait être opérationnelle d'ici 2022. 

Bien que l'ammoniac conventionnel soit actuellement stocké et manipulé dans 120 ports du monde entier et que ces installations pourraient facilement passer à la variété verte, il reste encore beaucoup de chemin à parcourir avant que l'ammoniac vert ne devienne viable pour le transport maritime. Mais en tant que carburant sans carbone, on pense qu'il a un avenir viable dans le transport maritime. Un rapport publié en septembre 2019 par DNV prédit que l'ammoniac pourrait représenter 25 % du carburant maritime d'ici 2050, tandis que tous les navires nouvellement construits pourraient bien fonctionner à l'ammoniac à partir de 2044. Deux experts du secteur sont également optimistes. Morten Bo Christiansen, vice-président et responsable de la décarbonisation chez A.P. Möller - Maersk : " Aux côtés du méthanol... nous voyons l'ammoniac vert comme un carburant futur important... ". Peter Kirkeby de MAN Energy Solutions : "Du côté de la technologie, nous voyons un certain travail à faire pour l'ammoniac. Mais c'est faisable".

Lisez l 'article du professeur René Bañares-Alcántara de l'Université d'Oxford sur les scénarios d'un réseau d'offre et de demande d'ammoniac vert. FleetMon a fourni certaines données AIS pour soutenir ce projet sur la décarbonisation des routes maritimes essentielles. N'hésitez pas à nous contacter si vous avez besoin de données AIS à des fins académiques.