E-fuels, de quoi s'agit-il ?

Comment sont-ils produits ?

Tout dépend du produit final souhaité, gazeux ou liquide : 

• les e-carburants gazeux : l'hydrogène renouvelable et le e-méthane, qui peuvent tous deux être liquéfiés par la suite, pour produire respectivement du H₂ liquide et du e-GNL.
• les e-carburants liquides : tels le e-methanol et le e-crude, aussi appelé pétrole de synthèse, qui conduit à l'e-kerosene et à l’e-diesel.
• sous forme gazeuse ou liquide : l'ammoniac synthétique.

Selon la forme ou le e-fuel que l’on veut obtenir, on met en œuvre soit le Power-to-Gas ou soit le Power-to-Liquid. Chacun de ces processus de production implique deux, voire trois étapes, avec tout d’abord la production d’hydrogène (H₂) par électrolyse de l’eau à partir d’électricité renouvelable, associé à une autre molécule, le CO₂ pour le e-crude, le méthane et le méthanol synthétiques, ou bien l’azote (N₂) pour l’ammoniac synthétique. Le pétrole synthétique doit, quant à lui, être raffiné (au même titre qu’un pétrole fossile) pour produire du kérosène ou du diesel de synthèse.

Le e-méthane, le e-méthanol, le e-diesel et le e-kérosène sont des hydrocarbures synthétiques, leur processus de production nécessite l’utilisation de CO₂. Elément indispensable, le CO₂ peut être capté, par exemple, directement dans l’atmosphère ou sur des sites industriels utilisant des combustibles fossiles. Les différentes sources de CO₂ (biomasse, industrie, air) ont un impact sur l’analyse de cycle de vie du carburant synthétisé, ses bénéfices environnementaux et son coût de production.

Une alternative pour la production de pétrole de synthèse est la co-électrolyse haute température de l’eau et du CO₂. Elle ne requiert pas d’hydrogène renouvelable comme intrant, ce qui permet de réduire le processus d’une étape, le CO₂ étant incorporé dès le début. Ceci a pour avantage d’améliorer le rendement (jusqu’à 30 %) et, théoriquement, de diminuer le coût à l’investissement. Toutefois, cette voie technologique n’est pas encore très mature et la plupart des premiers projets de production s’orientent sur une production d’hydrogène par électrolyse basse température en première étape.

Quelles applications pour les e-carburants et à quel horizon ? 

La mobilité lourde représente environ un quart des émissions mondiales de CO₂. Dans ce contexte, et alors que l’électrique semble être l’avenir du transport routier, les carburants de synthèse ont une belle carte à jouer, notamment dans le transport maritime et aérien, secteurs pour lesquels la décarbonation ne peut pas être opérée uniquement par l’électrification. 
Les e-fuels ont l’avantage de reposer sur l’utilisation des mêmes infrastructures que leurs équivalents fossiles (pétrole, diesel, kérosène, méthanol ou gaz naturel). Ce qui les place en concurrence avec les biocarburants qui bénéficient du même atout.
A l’horizon 2070, on considère par exemple que l’e-kérosène répondrait à 40 % de la demande énergétique de l’aviation. Pour les autres secteurs, maritime, ferroviaire et routier ? l’hydrogène fera partie de la solution. Une des pistes consiste à élaborer du carburant de synthèse à partir d’hydrogène vert et de CO₂ capté auprès d’industries émettrices. A travers le monde, de nombreuses initiatives sont en cours pour produire des carburants de synthèse vertueux, à un coût toujours plus compétitif. En mer du Nord par exemple, deux projets sont en phase de développement pour produire localement, en zone portuaire notamment à Anvers, du méthanol synthétique permettant d’alimenter des navires en carburant.

" Les e-fuels permettent non seulement de transporter et de stocker l’hydrogène, mais ils répondent aussi à des usages variés, de la décarbonation du transport lourd à celle de la chimie verte. Ils offrent également une opportunité de recyclage et de valorisation du CO₂ à partir duquel la plupart sont produits. "
Laurence Boisramé, Directrice programme hydrogène et e-fuels