Si la production de produits manufacturés destinés à la consommation des ménages engendre des émissions atmosphériques néfastes pour l’équilibre climatique, d’autres facteurs viennent se greffer à cette augmentation des émissions polluantes, dont le plus important est sans conteste l’essor du secteur du transport.

Bien que les premières automobiles utilisaient la vapeur puis l’électricité comme source d’énergie, le moteur à explosion les a finalement supplantées au début du XX^e siècle, démocratisant ainsi le recours aux hydrocarbures issus du pétrole.

Aujourd’hui, les choses commencent à changer : les études environnementales alarmistes se succèdent et les émetteurs d’émissions polluantes sont désormais soumis aux notions d’écoresponsabilité et de développement durable. Mais qu’en est-il du secteur des transports?

Figure 1

Émissions générées par les différents modes de transport

Source : NTM (Swedish Network for Transport and Environment)

Bien qu’il soit déjà le mode de transport générant le moins d’émissions par tonne de marchandise transportée, le transport maritime pourrait prochainement devenir encore plus vert grâce à l’adoption de nouveaux carburants à la place du carburant résiduel.

Les carburants alternatifs

La réglementation maritime internationale impose régulièrement aux navires des objectifs de réduction de leurs émissions, et c’est généralement le combustible utilisé qui doit s’adapter à la nouvelle réglementation, notamment au sujet des émissions de soufre. Les armateurs délaissent ainsi progressivement le carburant résiduel, polluant, mais bon marché, pour du carburant à ultra basse teneur en soufre (UBTS ou ULSD), plus écologique, mais également beaucoup plus dispendieux que le carburant résiduel. Ce type de carburant n’est cependant qu’un des substituts qui pourraient être adoptés par le transport maritime au cours des années à venir.

Au-delà du carburant à UBTS, deux carburants alternatifs présentent un intérêt certain quant aux futures sources d’énergie du transport maritime : le biodiesel et le gaz naturel liquéfié.

Le biodiesel

Le biodiesel, tout d’abord, est un dérivé du diesel produit à partir d’huiles animales ou végétales, principalement du soja et du colza, qui peut être utilisé seul (B100) ou mélangé avec du pétrodiesel (B2, B5 et B20). Le biodiesel génère moins d’émissions polluantes et de gaz à effet de serre (GES) que le diesel classique, mais il est également plus cher, non adapté aux basses températures (notamment le B20 et le B100) et peut influer négativement sur la durée de vie des moteurs (B100).

Le B2 et le B5 peuvent le plus souvent être utilisés dans des moteurs diesel classiques sans aucune modification et sont généralement couverts par la garantie du constructeur, alors que l’utilisation de biodiesel plus riche en huile est susceptible de ne pas répondre aux critères de la garantie.

Le processus de fabrication du biodiesel n’engendre pas réellement de hausse du volume de CO_² présent dans l’atmosphère, car le dioxyde de carbone libéré lors de la récolte et de la transformation des plantes sera absorbé par les plants de la récolte suivante, à l’inverse des forages pétroliers par exemple qui libèrent dans l’atmosphère du CO_² qui était autrefois emprisonné dans le sol.

Toutefois, la production de biocarburant nécessite de transformer des terres nourricières en terres destinées à la production d’huile végétale, ce qui se répercute sur la valeur des plantes et des céréales concernées, la rareté engendrant un effet de levier sur la valeur des cours mondiaux. Dans un contexte d’accroissement de la population mondiale et du nombre de personnes n’ayant pas accès aux ressources élémentaires permettant d’assurer leur subsistance, la production de biocarburant est susceptible de poser un problème d’accès des populations aux céréales nourricières.

De plus, le développement agricole intensif entraîne généralement des répercussions sur la pollution des sols, des nappes phréatiques et des cours d’eau en raison de l’utilisation d’engrais et de pesticides.

Cependant, une deuxième génération de biocarburants approche du stade de l’industrialisation. La production s’effectuerait à partir de déchets végétaux et de plantes à croissance rapide capables de pousser sur des terres inexploitables, car peu fertiles. En ne sacrifiant pas de terres cultivables, en n’influant pas sur le prix des céréales nourricières et en ne requérant ni engrais ni pesticides, ces nouveaux biocarburants pourraient alors représenter un substitut sérieux et durable aux hydrocarbures issus du pétrole.

Figure 2

Comparatif des trois premières générations de biocarburant

*TEP = Millions de Tonnes Équivalent Pétrole/ha/an
Source : Techniques de l’ingénieur, Innovation maritime.

Une troisième génération de biocarburants, créée à partir de microalgues, est également à l’étude et promet un bien meilleur rendement énergétique que la deuxième génération tout en maximisant la réduction de GES.

Le biocarburant représente donc une voie exploratoire sérieuse en se révélant de plus en plus efficace d’un point de vue énergétique tout en contribuant à réduire les émissions de GES.

Le gaz naturel liquéfié

L’autre solution potentielle serait le gaz naturel liquéfié (GNL), du gaz naturel refroidi à - 163 °C, transformé à l’état liquide et stocké à une pression de 10 bar environ, ce qui réduirait le volume du gaz d’approximativement 600 fois comparativement à son état gazeux. Le GNL émet, entre autres, environ 25 % de CO? et jusqu’à 80 % de NO? de moins que le carburant résiduel, tout en étant vendu moins cher que les autres carburants.

Figure 3

Prix moyen au gigajoule

Source : Innovation maritime.

Les carburants n’ayant pas la même valeur énergétique, la figure ci-dessus présente le prix moyen pour chacun d’eux sur la base commune d’un gigajoule (GJ). Le gaz naturel semble particulièrement intéressant, car il est de loin le moins dispendieux, mais cela peut néanmoins être nuancé. En effet, le gaz naturel est de loin le carburant subissant les plus fortes variations de prix, c’est pourquoi son prix moyen est si bon marché lorsque son prix reste bas pendant plusieurs mois, alors que les autres carburants sont plus dispendieux, mais également plus stables d’un point de vue tarifaire. De plus, le prix de 4 $ CAD/GJ n’inclut pas les coûts de liquéfaction et de distribution.

Cependant, même si son prix est plus volatil que celui des autres carburants, le GNL représente néanmoins une opportunité financière intéressante.

De plus, le Canada et les États-Unis possèdent de grandes quantités de gaz naturel dans leur sol, ce qui permet d’imaginer une exploitation à long terme de ce nouveau carburant dans le transport maritime.

Une récente étude de Wärtsilä, concepteur de solutions permettant à ses clients d’optimiser les performances environnementales et économiques de leurs navires, met en évidence que les économies d’énergie réalisées par l’installation de moteurs dual-fuel diesel/GNL permettent d’obtenir un retour sur investissement en deçà de cinq ans.

À l’heure actuelle, plusieurs dizaines de navires fonctionnent déjà au GNL, notamment en Europe, grâce à des moteurs hybrides dual-fuel diesel/GNL couplés à des réservoirs de stockage adaptés. À l’échelle du Québec, la voie maritime du fleuve Saint-Laurent nécessiterait d’installer peu de terminaux de GNL pour ravitailler les navires pouvant ainsi remonter jusqu’aux Grands Lacs, en raison d’une unique voie de navigation.

Le transport routier s’intéresse également à ce carburant, à l’instar du Groupe Robert inc. qui renouvelle peu à peu son parc de camions avec des modèles fonctionnant au GNL, notamment avec une commande de 180 camions effectuée fin octobre 2010. Gaz Metro Solutions Transport assure un soutien au projet de démocratisation de l’utilisation routière du GNL en aménageant des installations d’approvisionnement entre Québec et Toronto.

Cependant, si le GNL semble être un carburant alternatif intéressant d’un point de vue environnemental et financier pour les armateurs comparé au carburant à UBTS, il ne représente pas encore une solution idéale. La méthode d’extraction et de liquéfaction demeure polluante et suscite de la méfiance de la part des individus. En effet, la marée noire de 2010 a rappelé l’importance de la maîtrise technique des processus d’extraction d’hydrocarbures, dont le gaz naturel fait partie en tant qu’énergie fossile, ainsi que de la gestion des situations de crise dans le cas d’un accident représentant une menace pour la population, la faune et la flore.

Au Québec, ces inquiétudes concernent notamment la vallée du fleuve Saint-Laurent, voie d’accès majeure pour la circulation des marchandises et prometteuse source d’extraction du gaz de schiste, dont la difficile et polluante exploitation représente un risque réel à la fois pour le fragile écosystème de la vallée du fleuve, pour les habitants et pour l’activité récréotouristique régionale. L’insuffisance du cadre réglementaire régissant l’exploitation du gaz de schiste suscite donc des craintes et contribue à entacher l’image du gaz naturel en tant que carburant alternatif durable.

Des carburants réellement viables et durables?

L’augmentation de la demande énergétique des pays émergents, la hausse continue du prix du baril du pétrole brut, la raréfaction progressive de la ressource, les risques écologiques et économiques liés à son exploitation ainsi que les réductions réglementaires progressives des contaminants libérés lors de la combustion du carburant fossile incitent donc les professionnels maritimes à étudier la possibilité d’adopter de nouveaux carburants plus respectueux de l’environnement. Si le biocarburant et le GNL présentent tous deux certains avantages sur le carburant résiduel présentement utilisé dans les navires commerciaux, ils n’en sont pas moins pourvus de lacunes empêchant d’envisager leur adoption rapide en tant que substitut durable aux produits pétroliers.

Néanmoins, les biocarburants à base de déchets organiques et de microalgues pourraient représenter une opportunité de réduction de la consommation d’hydrocarbures, de même que le GNL, dont les réserves canadiennes sont estimées à plus d’une centaine d’années. Les conditions étant cependant que l’extraction et l’utilisation de ces nouveaux carburants ne représentent aucun risque pour la population, pour la faune et pour la flore, et que leur exploitation ne contribue pas à l’accroissement des volumes de GES dans l’atmosphère.

Le marché des carburants connaîtra probablement de profonds changements au cours de la prochaine décennie et les Nations Unies œuvrent en ce sens en considérant l’idée de l’instauration d’une taxe carbone qui s’appliquerait au transport maritime et au transport aérien afin d’inciter les acteurs concernés à poursuivre leurs efforts de réduction des émissions. Des changements ont déjà été amorcés dans l’industrie automobile, notamment avec l’apparition de véhicules électriques. Le transport maritime aura néanmoins besoin de solutions différentes, car les technologies électriques développées dans l’industrie automobile ne répondent pas aux besoins du transport maritime, particulièrement en matière d’autonomie et de rayon d’action.

Le transport maritime devrait, à l’instar du transport terrestre, pouvoir réussir à terme à s’affranchir au moins partiellement du pétrole. Cependant, il reste encore à progresser sur les méthodes de production et d’extraction des carburants alternatifs, sur la maîtrise énergétique du processus de transformation, sur la logistique d’approvisionnement, sur la préservation de la faune et de la flore et sur l’encadrement réglementaire afin que le marché énergétique puisse établir de nouveaux standards pour les prochaines décennies.

Présentement, il est plus question de prospection et d’analyse des carburants alternatifs potentiels que d’investissements massifs permettant de franchir rapidement le pas. L’étape suivante devra être l’adoption internationale d’un carburant surpassant les exigences environnementales, facilement accessible et à un coût raisonnable. La question de l’aspect durable du carburant choisi devra également se poser, selon que l’exploitation consistera soit à puiser dans des réserves existantes et non renouvelables, soit à exploiter une ressource biologique potentiellement inépuisable. Les incertitudes sont donc encore grandes à l’heure actuelle, les efforts devant avant tout converger vers la détermination d’un nouveau carburant unique et vers le fait d’en optimiser les processus commerciaux et environnementaux tout en élaborant un cadre réglementaire international afin d’en faciliter l’adoption par les acteurs du transport maritime.

Les discussions avec l’industrie pointaient souvent vers la même direction et s’orientaient vers la possibilité d’avoir un centre de gestion des opérations qui permettaient à la fois de planifier les travaux, de servir de tableau de bord lors des opérations et d’analyser les données et l’imagerie après les opérations.

Cette innovation est constituée par un système de diffusion d’information, de gestion de données et de certains instruments utilisés lors de plongée non autonome. L’interface avec l’utilisateur, le superviseur de plongée, est possible à l’aide d’un écran tactile étanche et robuste. D’utilisation simple et intuitive, la console de gestion de plongée intègre cinq principales fonctionnalités.

L’analyse de l’air comprimé respirable en temps réel permet d’assurer la sécurité du scaphandrier en garantissant la qualité de l’air qu’il respire. Le système analyse le nombre de ppm de monoxyde de carbone, le point de rosée du gaz respiré, le pourcentage d’oxygène, la pression du réseau et se sert des conditions ambiantes telles la température et la pression atmosphérique comme référence. Le système étudie la tendance des informations recueillies et est muni d’indicateurs et d’alarmes qui informent le superviseur de plongée de la qualité de l’air respiré par le scaphandrier, et de tout changement dans la qualité de cet air.

Le profil de plongée du scaphandrier est recueilli en temps réel à l’aide d’un manomètre digital porté par le plongeur. La profondeur du plongeur et la température sont ainsi analysées par le système qui se réfère aux tables de décompression pour assurer la sécurité du scaphandrier, tout en optimisant le temps de travail. Les paliers de décompression, tout comme le résultat du calcul des vitesses de descente et de remontée, sont affichés en temps réel. Le système permet également de consulter les informations des plongées et de créer des rapports.

L’enregistrement vidéo et des communications en format numérique sont possibles, tout comme la diffusion en simultanée sur Internet lorsque le réseau y est relié. Le système rend possibles la gestion et la diffusion d’images simultanées pour deux plongeurs. En plus de permettre la capture et l’annotation d’image sur l’écran tactile à l’aide d’un stylet, les images vidéo peuvent être rehaussées grâce à des systèmes de traitement numérique entièrement compatibles avec le système.

La gestion de l’éclairage et la localisation géospatiale sont d’autres caractéristiques de cette console unique créée tout spécifiquement pour les activités de plongée professionnelle.

Cette console de gestion de plongée non autonome est un exemple concret qu’avec les technologies actuelles, les limites de l’innovation sont repoussées. La conception et simulation à l’aide de logiciels spécialisés de simulation mécanique et d’écoulement de fluides, l’intégration de systèmes d’acquisition informatisés et d’une panoplie de senseurs offrent un éventail de solutions donnant à l’industrie les moyens de réaliser les travaux avec une plus grande qualité, de façon plus efficace, plus rapidement et de manière plus sécuritaire.

Si vous avez des questions sur ce système ou avez des idées d’innovations qui rendront l’industrie des travaux sous-marins plus performante et sécuritaire, l’équipe multidisciplinaire d’Innovation maritime se fera un plaisir d’en discuter avec vous.

C’est le 29 octobre dernier qu’avait lieu l’inauguration de l’atelier de prototypage d’Innovation maritime.

Construit au coût de 4.1 M$, cet atelier de prototypage a été financé par le gouvernement du Québec et par le Collège de Rimouski. Il s’agit d’un atelier d’une superficie de 1500 m² avec un laboratoire de conception électronique et un laboratoire de gaz adjacents ainsi qu’une salle polyvalente. L’atelier contient pour environ 2 M$ en équipements de recherche appliquée et de prototypage dont 500 K$ achetés dans le cadre du présent investissement.

Cet atelier servira à développer et tester des innovations technologiques afin de faciliter le développement de PME au Québec; à faire des démonstrations technologiques et à familiariser les élèves de l’I.M.Q. aux nouvelles technologies touchant leur métier. M. Nicolas parent, directeur général d’Innovation maritime, souligne par exemple que « Innovation maritime travaille actuellement sur un projet de monitorage des paramètres en plongée, un projet de test d’ergonomie sur des prototypes de vêtements touchant la sécurité maritime ainsi qu’un projet pour développer des tableaux d’automatisation et de gestion de chambre hyperbare. »

]]> http://www.imar.ca/fr/inauguration-atelier-prototypage/feed/ 0