Énergie
Décarboniser les routes maritimes mondiales grâce à l’ammoniac vert
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Ammoniac vert pour résoudre les émissions du transport maritime
Lorsque nous parlons des émissions de carbone, les premières choses qui viennent à l’esprit sont les voitures et les camions, ainsi que les centrales au charbon et au gaz. Un consommateur d’énergie majeur et émetteur de carbone souvent moins évoqué est l’industrie du transport maritime.
90 % du commerce mondial est transporté par des navires, traversant souvent des océans entiers. Cela représente au moins 36 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre. C’est également un secteur qui est pour l’instant pratiquement impossible à électrifier, car les batteries ne sont pas assez densément énergétiques pour propulser un navire sur des milliers de miles en mer.
La pollution carbone n’est pas le seul problème, car l’industrie maritime s’est historiquement appuyée sur le carburant de la plus basse qualité, un liquide épais semblable à du goudron appelé “bunker fuel”, or heavy fuel oil/residual fuel oil.
Source: Wikipedia
Et l’industrie maritime pourrait, pendant un certain temps, produire encore plus de pollution, car elle doit désormais éviter les voies maritimes de la mer Rouge et du canal de Suez en raison du conflit croissant à Gaza et au Yémen. Cela ajoutera des milliers de miles supplémentaires pour tout le commerce entre l’Europe et l’Asie.
Parallèlement, une sécheresse induite par El Niño dans le canal de Panama oblige également le commerce Asie‑Amérique du Nord à emprunter des routes plus longues.
Quelque chose que nous avions averti nos lecteurs le 21 décembre 2023, dans notre article “Fossil Fuel Supplies Troubles – Looming Shipping And Energy Crisis“.
Source: BBC
Amélioration lente de la pollution maritime
Réduction des émissions de soufre
L’utilisation du fuel de soute, la forme d’huile la plus polluante, a rendu l’industrie maritime responsable de la production de 18‑30 % des oxydes d’azote mondiaux et de 9 % des oxydes de soufre. Ce problème peut être encore plus aigu dans certaines zones, par exemple les seuls navires de croisière produisent trois fois plus de pollution au soufre à Barcelone que toutes les voitures de la ville réunies.
De nouvelles réglementations visaient à résoudre ce problème. Depuis janvier 2020, les nouvelles réglementations de l’Organisation maritime internationale (OMI) ont radicalement réduit les émissions de soufre autorisées dans l’atmosphère.
En réponse, l’industrie maritime a dû adopter des carburants à faible teneur en soufre ou continuer à utiliser du fuel lourd avec des épurateurs. Cependant, ces épurateurs ne font souvent que retirer le soufre des émissions aériennes, pour le rejeter ensuite dans l’eau et le déverser dans l’océan.
Carburants alternatifs
Une autre option consiste à passer au GNL (gaz naturel liquéfié), car le gaz naturel brûle avec des émissions de soufre beaucoup plus faibles et des émissions de carbone légèrement inférieures à celles du pétrole. Le problème réside dans l’infrastructure, la plupart des navires n’étant pas équipés de moteurs capables de brûler du GNL au lieu du carburant à faible teneur en soufre ou du fuel de soute.
Dans tous les cas, le carburant à faible teneur en soufre et les épurateurs du GNL ne réduisent pas de manière significative les émissions de carbone.
C’est pourquoi les experts se tournent désormais vers les carburants alternatifs comme solution potentielle. Un candidat de premier plan pour ce carburant vert est l’ammoniac vert.
Introduction à l’ammoniac vert
L’ammoniac, ou NH3, est le deuxième produit chimique le plus fabriqué au monde. C’est un engrais qui peut être brûlé ou oxydé pour produire de l’azote et de l’eau.
NH3 +O2 → N2 + H2O
Ainsi, il ressemble quelque peu à la combustion d’hydrogène en ce qu’il ne produit que des sous‑produits inoffensifs, du moins dans des conditions idéales.
La différence avec l’hydrogène est que l’ammoniac est une molécule beaucoup plus grande que H2 et beaucoup plus stable. Cela rend son transport et son stockage beaucoup plus simples. L’ammoniac est également près de 50 % plus dense en énergie que l’hydrogène liquide.
Idéalement, une économie de l’ammoniac reposerait sur ce que l’on appelle l’ammoniac vert, produit à partir d’énergies renouvelables. Cela le distingue des autres types d’ammoniac :
- Grey/brown ammonia: produit à partir de combustibles fossiles.
- Blue ammonia: produit à partir de combustibles fossiles mais avec capture du carbone.
- Pink ammonia (sometimes also called yellow ammonia): produit à partir d’énergie nucléaire.
- Turquoise ammonia: produit à partir de la pyrolyse du méthane. Cela décompose le méthane en hydrogène et carbone solide, l’hydrogène étant ensuite converti en ammoniac. Le carbone solide peut être stocké ou utilisé pour des applications comme les fibres de carbone.
Un carburant vert adapté au transport maritime
Ce qui fait de l’ammoniac un bon candidat pour remplacer le fuel de soute et les autres combustibles fossiles dans le transport maritime, ce sont ses qualités logistiques.
L’hydrogène est trop volatil et pas assez dense pour être utilisé lors de traversées transocéaniques. Les biocarburants ne sont pas suffisamment neutres en carbone ou sont produits en quantités trop faibles pour satisfaire la consommation énergétique massive de l’industrie maritime.
En revanche, l’ammoniac peut être stocké soit sous forme liquide à -33 °C (à pression atmosphérique), soit sous pression supérieure à 7,5 bar (à 20 °C). Cela limite fortement les pertes d’énergie et rend les dépenses d’investissement pour le stockage et le transport de l’ammoniac possibles.
De plus, grâce à la facilité de stockage, y compris le stockage à long terme, il peut être produit avec une production intermittente d’énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien et consommé ultérieurement.
Enfin, l’utilisation d’ammoniac liquide permet aux ports de réutiliser les infrastructures existantes, telles que les réservoirs de stockage et les canalisations, actuellement utilisées pour le pétrole.
Exploiter la structure centralisée du transport maritime
Une nouvelle étude a mis en lumière un autre fait qui pourrait accélérer l’adoption de l’ammoniac comme carburant maritime vert. Des chercheurs d’Oxford, travaillant au Oxford Programme for Sustainable Infrastructure Systems (OPSIS) et à l’Oxford Green Ammonia Technology (OXGATE), ont examiné les besoins en infrastructure pour décarboniser l’industrie maritime.
Ils ont constaté que cibler les 10, 50 et 100 ports mondiaux les plus importants en termes de demande de carburant permettrait de couvrir respectivement 21,3 % (21,8 %), 45,7 % (46,7 %) et 62,0 % (62,6 %) de la demande cumulative de carburant d’ammoniac vert.
Cela peut être encore plus vrai dans certaines régions, par exemple :
“En Océanie, en Afrique du Nord, en Asie du Sud et en Asie du Sud‑Est, plus de 60 % de la demande de carburant peut être satisfaite en ciblant les 10 ports régionaux les plus importants selon la demande de carburant”
“Approvisionnement optimal en carburant d’ammoniac vert pour décarboniser le transport maritime mondial”
Jasper Verschuur et al 2024 Environ. Res.: Infrastruct. Sustain. 4 015001
C’est parce que, bien qu’il existe des milliers de ports dans le monde, les plus grands génèrent la majeure partie du trafic et desservent les navires les plus gros (et les plus consommateurs de carburant).
scénarios futur modérément ambitieux (MOD-AMB) & très ambitieux (HIGH-AMB) – Source: ERIS
Les chercheurs ont également constaté que, dans leur scénario, la plupart de la production pourrait être concentrée autour de l’équateur et des latitudes tropicales, où la production d’énergie solaire est la plus efficace, avec « moins de 10 % de l’ammoniac produit à une latitude absolue supérieure à 30 (40) degrés ».
Source: IOP Science
Investissements nécessaires
Les chercheurs d’Oxford ont également tenté de quantifier l’investissement nécessaire pour décarboniser les routes maritimes avec de l’ammoniac vert. Ils ont constaté que la majeure partie des coûts proviendrait de l’infrastructure de production d’ammoniac, principalement des fermes solaires dans les tropiques et les déserts d’Australie et du Moyen‑Orient, remplaçant les sources de combustibles fossiles. Le coût total estimé ? ~ 2 000 milliards de dollars.
Bien que cela puisse sembler énorme, un CAPEX similaire sera nécessaire pour extraire et raffiner le pétrole que l’industrie consommerait dans un scénario de continuité des activités. Il s’agit donc davantage de changer la source d’énergie que d’augmenter les coûts du transport maritime.
Une révolution dans le transport maritime
Le transport maritime a longtemps été une industrie principalement dépendante de la main‑d’œuvre manuelle et de technologies obsolètes comme les moteurs alimentés au fuel de soute.
Cela change rapidement, notamment avec l’arrivée de l’IA dans l’industrie (sujet que nous avons approfondi dans notre article « Securing Shipping Lanes Through the Use of Artificial Intelligence »), qui :
- Rendre les voyages en mer plus sûrs.
- Permettre une navigation sans pilote.
- Optimiser les itinéraires et la consommation de carburant.
L’autre révolution qui s’annonce pour l’industrie maritime est le passage aux énergies renouvelables et aux carburants non polluants. Pour l’instant, le candidat le plus probable est l’ammoniac vert, car il s’agit principalement d’une question de politique et d’investissement, toutes les technologies clés (solaire à grande échelle + production et stockage d’ammoniac) étant déjà maîtrisées.
En vérité, la seule alternative possible serait une révolution dans la production de biocarburants, potentiellement avec des biocarburants algaux, sujet que nous explorons dans notre article « Algal Biofuel: The Next Energy Revolution? ».
Mais étant donné que les biocarburants de troisième génération (souvent chimiquement identiques aux carburants à base de pétrole) seront très probablement nécessaires en grande quantité par l’industrie du transport aérien pour se décarboniser, il est probable que l’ammoniac restera au cœur du transport maritime et peut‑être même de la décarbonisation du transport routier.
Ammoniac pour les actions de carburant
Cette liste se concentre sur les entreprises d’ammoniac vert impliquées dans son déploiement dans l’industrie maritime. Les leaders de la production d’ammoniac, comme par exemple CF Industries Holdings, Inc. (CF ) (CF) ou Yara International ASA (YAR.OL) sont actuellement principalement producteurs d’ammoniac à partir de gaz naturel. Mais ils sont susceptibles de se tourner vers l’ammoniac vert en temps voulu et pourraient également constituer une option pour les investisseurs.
1. Aker Horizons ASA
Aker Horizons est une filiale du groupe Aker, qui se concentre sur l’énergie verte. Le groupe Aker est un important conglomérat norvégien axé sur les énergies renouvelables et les activités marines/offshore. Aker Horizon est la société holding de plusieurs filiales, dont la capture du carbone, l’hydrogène vert et les énergies renouvelables.
Source: Aker
L’entreprise est notamment très active dans la génération d’hydrogène et d’ammoniac vert, avec pour objectif de décarboniser le transport maritime arctique.
Ainsi, Aker n’est pas uniquement une entreprise d’ammoniac vert, mais peut gérer l’intégration verticale complète de l’ammoniac vert, des éoliennes offshore à la génération d’hydrogène en passant par la production d’ammoniac vert. Elle travaille également sur des projets tels que la valorisation des déchets en énergie en France, une centrale à biomasse en Allemagne et la capture du carbone au Moyen‑Orient (Arabie Saoudite et Émirats Arabes Unis).
Cela en fait une action intéressante pour les investisseurs cherchant une exposition au secteur de l’énergie verte dans son ensemble, avec un positionnement fort sur l’ammoniac vert et le transport maritime, mais aussi sur d’autres énergies vertes, et une certaine diversification géographique.
2. AmmPower Corp.
AmmPower est similaire à FuelPositive en ce sens qu’elle fournit des systèmes modulaires de production d’ammoniac, mais à plus grande échelle, son module de base pouvant produire 4 tonnes/jour. Cela place les clients de l’entreprise dans la catégorie de très grandes exploitations (plus de 10 000 acres) ou d’opérations industrielles telles que le textile, la réfrigération, l’exploitation minière, les produits pharmaceutiques ou les semi‑conducteurs.
Ce système modulaire basé sur des conteneurs standard pourrait également être parfaitement adapté aux ports cherchant à augmenter progressivement leurs capacités de production d’ammoniac sur site.
Source: AmmPower
L’entreprise est en train de constituer son carnet de commandes, avec un potentiel de réservation à court terme estimé à 30 M$, et des perspectives de vente pour 690 unités provenant de 52 pays. L’entreprise estime le coût de l’électricité à environ 360 $/tonne d’ammoniac.
La modularité du système permet un délai de mise en service et des livraisons rapides, avec moins d’un an comparé aux 3‑4 ans des projets similaires sans approche modulaire.
Elle travaille également sur une technologie pour transformer les déchets en ammoniac, dans une coentreprise avec CTEC Energy Sales USA.
Pour faire progresser davantage l’ammoniac vers une économie hydrogène‑ammoniac, elle crée une filiale dédiée au craquage de l’ammoniac en hydrogène, qui recherchera séparément des financements supplémentaires.
En atteignant une échelle qui pourrait convenir à la plupart des utilisations industrielles, ainsi qu’au transport maritime, AmmPower vise des clients et des entreprises disposant d’un accès plus important au capital que la plupart. Associée à la technologie de craquage de l’ammoniac, cela pourrait lui permettre de se développer rapidement à la suite des politiques encourageant le développement de l’hydrogène et de l’ammoniac comme vecteurs énergétiques.
Entreprises privées
First Ammonia est un développeur de production d’ammoniac pour le transport maritime, l’électricité et d’autres modes de transport.
Solydera est une autre entreprise de piles à combustible active dans l’ammoniac vert. Notamment, elle a signé un protocole d’accord (MoU) avec KBR en octobre 2023.
Vous pouvez également trouver d’autres actions liées à l’hydrogène vert et à l’ammoniac vert, ainsi qu’une discussion approfondie des avantages techniques et des limites de l’ammoniac, dans notre article “The Other Hydrogen Fuel – Top 5 Green Ammonia Stocks“.
