Réduction de l’empreinte carbone de l’industrie verrière
Les procédés de combustion dans l’industrie verrière utilisent en grande partie l’oxygène de l’air pour fondre les matières premières à hautes températures.
Il existe d’autres technologies de combustion pour produire du verre ou des émaux. Développées depuis plusieurs années pour combattre le réchauffement climatique et son impact environnemental, elles prennent un nouvel essor dans le cadre de la transition énergétique.
Les technologies qui utilisent en particulier de l’oxygène à la place de l’air présentent plusieurs avantages importants :
- Réduction du besoin en combustible fossile ;
- Réduction des émissions atmosphériques ;
- Réduction de l’empreinte carbone.
Oxycombustion
Ni comburant ni combustible, l’azote est un gaz qui ne produit pas de chaleur. Utiliser de l’air pour alimenter en oxygène un processus de combustion entraîne la présence d’azote qui n’est pas une source d’énergie thermique. Au contraire, l’azote est chauffé avec les gaz de combustion pour atteindre les températures de fusion des matières premières, ce qui se traduit par une consommation d’énergie superflue.
En réduisant le volume d’azote chauffé dans les fours de fusion, enrichir l’air de combustion en oxygène limite l’oxydation de l’azote à haute température et diminue la consommation énergétique. A cela s’ajoute une combustion plus efficace dans la mesure où les températures de fusion sont atteintes plus rapidement.
L’ensemble de ces différents effets réduit les émissions atmosphériques d’oxydes d’azote (NOx), celles de dioxyde de carbone (CO₂) et l’empreinte carbone globale des procédés de fabrication.
L’impact sur l’environnement est significatif car les oxydes d’azote polluent l’air et favorisent la formation d'ozone dans l’atmosphère. Le dioxyde de carbone est aussi un des principaux gaz à effet de serre impliqué dans le changement climatique.
Injection d’oxygène
De l’oxygène peut être injecté dans la veine d’alimentation d’un brûleur en air de combustion, jusqu’à atteindre une concentration supérieure à 21%. Il est également possible d’injecter directement de l'oxygène au moyen d’une lance débouchant entre la flamme d’un brûleur à air et la charge à fondre.
La substitution totale d’air de combustion par de l’oxygène pur est la solution la plus intéressante du point de vue de l’efficacité énergétique.
La technologie HeatOx d’Air Liquide
Pour apporter encore plus d’efficacité énergétique à l’utilisation d’oxygène pur, la technologie HeatOx d’Air Liquide repose sur la récupération de la chaleur des fumées pour préchauffer l’oxygène et le combustible gazeux.
Pour les fours récupératifs à air, cette technologie réduit jusqu’à 45 % la consommation en combustible fossile, d’autant les émissions de dioxyde de carbone (CO₂).
Pour les fours régénératifs à air, la réduction de la consommation en combustible fossile s’élève à 10%, de même que celle des émissions en dioxyde de carbone (CO₂).
Réduction de l’empreinte carbone
Air Liquide propose deux modes de fourniture d’oxygène à empreinte carbone réduite :
Livraison sur site sous forme liquide ECO ORIGIN™ produit à partir de 100 % d’énergie renouvelable ;
Production sur site sous forme gazeuse, en évitant les émissions de CO₂ liées à la liquéfaction de l’air et au transport sous forme liquide.
Les deux exemples suivants de mise en œuvre de la technologie HeatOx avec de l’oxygène produit sur site montrent une diminution de 17% à 37% de l’empreinte carbone de l’oxycombustion.
Exemple de conversion d’un four régénératif à air:
| Energie MWhth/tverre |
kg CO₂ émis /tverre | |||
| Combustion Méthane | Production Oxygène | Total | ||
| 100% Air | 1,1 | 487 | 0 | 487,0 |
| 100% O₂ | 1,0 | 443 | 3,2 | 445,2 |
| 100% O₂ +HeatOx |
0,9 | 399 | 2,9 | 401,9 (-17%) |
Exemple de conversion d’un four récupératif à air:
| Energie MWhth/tverre |
kg CO₂ émis /tverre | |||
| Combustion Méthane | Production Oxygène | Total | ||
| 100% Air | 1,45 | 642 | 0 | 642,0 |
| 100% O₂ | 1,0 | 443 | 3,2 | 445,2 |
| 100% O₂ HeatOx |
0,9 | 399 | 2,9 | 401,9 (-37%) |
Hypothèses :
- CO₂ émis par la combustion de gaz naturel (méthane) : 443 g CO₂ / kWhth
- Besoin en O₂ pour produire 1 MWhth/tverre : 200 m3/tverre
- Empreinte carbone de l’oxygène : 16 g CO₂ / m3 O₂ (production sur site en France)
