Liquides

Description globale

Les combustibles fossiles liquides sont principalement issus de l'industrie pétrolière.

Les raffineries de pétrole ont pour fonction de traiter et transformer le pétrole brut en divers produits commercialisables. Les divers co-produits sont séparés par distillation comme l'illustre le schéma suivant :

Illustration simplifiée d'une colonne de distillation de raffinerie

Source: Wikipédia - raffinage du pétrole 110

Les gaz "liquéfiés" peuvent aussi constituer une source de combustibles liquides fossiles (GPL, GNV, GNL, GNC).

Classification

Les combustibles fossiles liquides de la Base Carbone® sont triés dans les catégories suivantes :

■Pétrole brut

■Usage source fixe : combustibles utilisés principalement dans les chaudières et les centrales thermiques

■Usage source mobile : carburants (d’origine initialement liquide ou de gaz liquéfiés) pour les transports

■Usage spéciaux

Classification des combustibles fossiles liquides de la Base Carbone®

(1) Valeurs par défauts pour les installations soumises à l'EU-ETS 101

(2) Guide méthodologique d'application de l'application de l'article L. 1431-3 du code des transports 111

Construction des facteurs d'émissions

Pour les divers combustibles présentés ci-dessus, les facteurs d'émission sont calculés comme suit :

■Pour le pétrole brut, les produits dérivés en sortie de raffinerie  (fioul domestique, fioul lourd, essence pure, diesel / gazole pur, butane, propane, kérosène, carburéacteur,  essence aviation, bitumes, naphta) et l'huile de schiste, le détail est précisé dans les tableaux des paragraphes suivants.

■L'essence à la pompe,  l'E10, l'E85, le diesel à la pompe et le B30 sont construits à partir des composés purs (voir formules en fin de chapitre).

■Le facteur d'émissions du GPLc est la moyenne du facteur d'émissions du butane et de celui du propane.

■La construction des facteurs d'émissions du GNV et le GNL est détaillée dans le chapitre suivant sur les combustibles fossiles gazeux.

■Le facteur d'émissions du HFO est celui du fioul lourd. Le facteur d'émissions du MDO et du LFO est celui du fioul domestique.

■Les émissions amont du CHV n'étant pas connu, elles sont assimilées par défaut à celles du fioul lourd. Les émissions directes de CO2 sont tirées de l'ETS.  

■Pour le GNL , les facteurs d’émissions par unité d’énergie (CO2/J) sont issus d’une étude ACV réalisé par GDF-Suez en 2007 et soumise à expertises externes (revue critique réalisée par Armines)120. GDF-Suez a effectué son ACV pour déterminer précisément la composition chimique du gaz distribué en France (et notamment sa teneur en CH4).

■Le facteur d’émission du GNC (Gaz Naturel Comprimé pour véhicule routier) provient d’une proposition du consortium de gaziers (GRTgaz, TIGF, STORENGY, GRDF, ELENGY) sur la base de l’étude « Analyse du Cycle de Vie de la chaîne gazière  - GRTgaz, TIGF, STORENGY, GRDF, ELENGY – Quantis / ENEA. 2018 » dont sont issus les facteurs d’émission du « Gaz Naturel - 2015 - mix moyen » disponibles dans la Base Carbone®124 à laquelle ont été ajoutées les étapes permettant la production et distribution du GNC.  

■ Le facteur d’émissions du fioul lourd de substitution est proposé par VALORTEC. Cette entreprise recycle les déchets hydrocarburés et produit grâce à eux, un fioul de substitution VALORTEC ayant un pouvoir calorifique identique à celui du fioul lourd commercial. Les émissions produites lors de la combustion de ce fioul sont identiques à celles des fiouls lourds, seules les émissions de la phase amont sont modifiées. Cette donnée est spécifique au fioul VALORTEC.

Produits raffinés purs (hors gaz liquéfiés)

Emissions liées à la combustion

Pour les principaux combustibles fossiles liquides, les facteurs d’émission énergétique (part CO2f) de la combustion d’énergie sont issus :

■Pour le périmètre France : de la réglementation ETS 101 (valeurs par défaut)

■Pour le périmètre France : du rapport OMINEA 2012 102 du CITEPA pour les combustibles hors ETS

■Pour le périmètre Europe : de la décision 2007/589/CE 103

Les émissions de CH4 et de N2O sont fournis par le CITEPA.

Emissions liées à l'amont

La source utilisée pour quantifier les émissions amont des combustibles fossiles liquides, est l’étude Well-to-wheel du JEC 112. Elle s’est substituée à l’étude IFP de 2001 utilisé précédemment dans la base carbone.

Cette étude porte à l’origine, uniquement sur les produits : pétrole brut, essence, gasoil, naphta. Les autres combustibles utilisés dans la base sont généralement, faute de mieux en l’état, associés au gasoil. Quelques petites exceptions :

■la distribution des carburants de l’aérien sont négligés dans un premier temps car approvisionnés par pipeline

■la donnée sur le raffinage du fioul lourd provient de l’étude « historiquement » utilisée, à savoir IFP 2001 113

■les données sur les bitumes proviennent de l’étude « historiquement » utilisée, à savoir IFP 2001 113

Le butane et propane sont tous les deux issus à 60% de pétrole et 40% de gaz naturel. Les données pour ces étapes amont sont donc issues de la présente base (pour le pétrole en première approximation, c’est le gasoil qui est choisi comme matière première). Les émissions liées à la distribution sont issues d’une étude de 2005 du CFBP 114.

Facteurs d’émissions amont des principaux combustibles fossiles liquides

Emissions amont et combustion

Périmètre France

Facteurs d’émissions amont et combustion des principaux combustibles fossiles liquides pour le périmètre France

La conversion en facteur d'émissions massique et volumique se fait à l'aide des PCI et masses volumiques.

Facteurs d’émissions amont + combustion des principaux combustibles fossiles liquides pour le périmètre France

Périmètre Europe

Facteurs d’émissions amont et combustion des principaux combustibles fossiles liquides pour le périmètre Europe

La conversion en facteur d'émissions massique et volumique se fait à l'aide des PCI et masses volumiques.

Facteurs d’émissions amont + combustion des principaux combustibles fossiles liquides pour le périmètre Europe

Produits raffinés de substitution, à base de carbone recyclé

Le site VALORTEC Rognac, créé en 2006, est dédié à des opérations de tri, de reconditionnement et de valorisation de déchets dangereux. Les activités du site sont divisées en deux secteurs selon les types de déchets reçus : le secteur solide & le secteur liquide.

Ici, nous nous intéressons au secteur liquide dédié à la réception de déchets hydrocarburés liquides composés de mélanges d’eaux, d’hydrocarbures et de sédiments. Ces mélanges sont traités afin d’élaborer le fioul à base de carbone recyclé VALORTEC ayant des caractéristiques assimilables à celles d’un fioul lourd commercial à basse teneur en soufre.

Les émissions produites lors de la combustion de ce fioul sont identiques à celles des fiouls lourds, seules les émissions de la phase amont sont modifiées. Retrouver le calcul des émissions évitées liées à l’utilisation du fioul de substituion Valortec dans la Fiche QUANTIGES associée. Les émissions de la phase amont ont été estimées à partir du Bilan GES du site de ROGNAC.

. Afin que le calcul du FE du fioul  base de carbone recyclé VALORTEC ne soit pas impacté par les émissions liées à l’activité solide du site, un calcul multi-site a été réalisé :

- Une règle de coupure a été utilisée pour les consommations d’énergies. En effet les deux secteurs (liquide et solide) sont entièrement indépendants et le suivi des consommations sur le site permet de quantifier les utilisations de chacun.

-Lorsque les sources d’émissions sont communes aux deux activités sans distinction/fractionnement possible, l’ensemble des émissions est comptabilisé dans le bilan GES du secteur liquide (fonction support, contrôle périodique, protection incendie, …).

-Des analyses ont été réalisées sur les déchets (boues) du process de fabrication afin de déterminer la part d’eau, la part organique ainsi que la part de résidus secs à 900°C.

Ces résultats ont permis de démontrer que 8% de la masse de boues sont à l’origine des émissions de GES, lors de l’incinération de celles-ci. C’est ce pourcentage qui a été utilisé pour quantifier les émissions associées dans le calcul du bilan carbone.

Périmètre du facteurs d’émission « Fioul à base de carbone recyclé VALORTEC »

In fine, le facteur d’émissions pour le fioul à base de carbone recyclé VALORTEC est le suivant :

Son incertitude est évaluée à 22%.

Gaz liquéfiés

Les gaz liquéfiés décrits dans ce chapitre sont utilisés principalement pour un usage de mobilité. Ils sont à base de méthane (GNV, GNL, GNC) ou de propane / butane (GPL).

■Le GPL, Gaz de Pétrole Liquéfié est un mélange de propane et de butane (dans le cas du GPL-carburant ou GPL-c, les proportions sont à peu près égales). Il est issu à 40% du raffinage du pétrole) et à 60% du traitement du gaz naturel (voir combustible fossile gaz).

■Le GNV, Gaz naturel pour véhicules est principalement constitué de méthane sous forme compressé (GNC) ou liquide (GNL). Le GNV, qui est devenue l’appellation générique, est, dans le langage courant, assimilé au GNC

■Le GNC, Gaz Naturel Comprimé est stocké sous forme de gaz naturel comprimé à 200 ou 250 bars de pression.

■Le GNL, Gaz Naturel Liquéfié est la version liquide du GNV : il s’agit de méthane refroidi à -163°C pour être transporté. Cet état liquéfié permet de stocker une grande quantité d'énergie en divisant par 600 le volume initial, et donc d’acheminer d’importantes quantités de gaz naturel par voie maritime. Il représentait un peu plus du quart des importations brutes (27,6 %) en 2010. Soumis à des contraintes pour l’utilisateur (ex : port d’EPI) et nécessitants des stations d’approvisionnement spécifiques, il n'est en général jamais consommé tel quel, à l'exception de quelques véhicules lourds.

Emissions amont

■GNL

Facteurs d’émissions amont du GNL (/TJ PCI)

Le rapport OMINEA 2011 du CITEPA pour la France102 est utilisé les contenus énergétiques par unité de poids (GJ/t).

La masse volumique du GNL est issue de la directive 1999/100/CE du 15 décembre 1999121.

Facteurs d’émissions amont du GNL (unités énergétiques, massiques et volumiques) pour le périmètre France

■GNC

Les émissions « amont » du GNC, Gaz Naturel Comprimé pour véhicule routier, » sont issues de l’étude  « Analyse du Cycle de Vie de la chaîne gazière - GRTgaz, TIGF, STORENGY, GRDF, ELENGY – Quantis / ENEA. 2018 »124 et sont représentatives de l’approvisionnement et des technologies utilisées en 2015.

Les valeurs proposées prennent en compte l’ensemble des sources d’émissions des étapes couvertes par le facteur d’émission du gaz naturel consommé en France (Production et transformation, transmission, stockage, transport et distribution, combustion du gaz naturel), ainsi que l’étape supplémentaire « Station GNC » nécessaire à l’utilisation en véhicule (compression du gaz naturel, stockage en station et distribution aux véhicules).

Périmètre de comptabilisation des émissions (Source :  « Analyse du Cycle de Vie de la chaîne gazière » - GRTgaz, TIGF, STORENGY, GRDF, ELENGY – Quantis / ENEA) 124

Les émissions « Amont » spécifiques à la station GNV incluent :

- La consommation électrique moyenne d’une station GNC estimée à 0,267 kWh par kilogramme de GNC distribué en France.

- Les émissions fugitives de la station GNC estimées à 0,09 % du gaz distribué.

Elles sont estimées à 0,003 kg de CO2 eq, pour 1kWh PCI de GNC consommé en France et sont à cumuler avec l’amont de la fabrication/transport/ distribution du gaz naturel (cf. chapitre « gaz naturel »).

Emissions amont et combustion

■GNL

Facteurs d’émissions amont et combustion du GNL (tCO2e/TJ PCI) pour le périmètre France

Ce facteur d’émissions a été mis à jour suite à la répercussion de la mise à jour du FE Gaz Naturel – mix moyen 2015. Les données concernant les étapes associées à la conversion gaz naturel – GPL n’ont pas été modifiées.

Facteurs d’émissions amont et combustion du GNL (tCO2e/ unité énergétique – PCI- , massique et volumique) pour le périmètre France

■GNC

Les résultats, issus d’une Analyse de Cycle de Vie124 sont les suivants :

Facteurs d’émissions amont et combustion du GNC (tCO2e/ unité énergétique – PCI- , massique et volumique) pour le périmètre France

Cas spécifique des carburants à la pompe (filières essence et diesel)

Méthodologie

Les émissions des carburants à la pompe doivent prendre en compte le taux d’incorporation de biocarburant. Le calcul des valeurs associées à l’impact des biocarburants s’appuie sur l’annexe V C de la directive européenne sur les EnR 115.

(*) Cette valeur moyenne, issue des critères de durabilité de la directive EnR, ne s’appuie donc pas sur des résultats particuliers (ex : ACV des productions françaises de biocarburant), mais sur des cas généraux (utilisation de biocarburants importés, approvisionnements multiples, etc) représentatifs des carburants à la pompe.

Ainsi, pour construire les facteurs d'émissions des carburants à la pompe, nous procédons comme suit :

1.Nous récupérons les facteurs d'émissions de l'essence (88,6 kgCO2e / GJ PCI) et du diesel (91,6 kgCO2e / GJ PCI).

2.Nous appliquons la règle des 42% des émissions d’une essence fossile et de 40% d'un gazole fossile sur cet impact global. Nous obtenons le facteur d'émissions en équivalent CO2 du biodiesel pur (36,6 gCO2e/GJ) et de bioéthanol pur (37,2 gCO2e/GJ).

3.Pour la part amont des émissions, nous conserverons les valeurs d’émissions pour les gaz CH4 et N2O qui viennent de l’étude ACV biocarburant 2010 (BIOIS).

4.Nous déduisons la valeur du CO2 par différence entre le total (CO2e) et ces deux autres gaz.

D’un point de vue général, le prise en compte du carbone biogénique dans la base est détaillée dans une documentation spécifique directement consultable à la FAQ du site.

Le calcul final du produit commercialisé se fait alors simplement par la formule :

Où X est le taux d'incorporation énergétique

Nous obtenons ainsi les valeurs présentées ci-dessous :

Filière ESSENCE

Le facteur d'émissions de l'essence pure est :

facteur d'émissions de l'essence pure

En appliquant la méthodologie présentée plus haut, on obtient le facteur d'émissions du bioéthanol pur :

facteur d'émissions du bioéthanol pur

Nous disposons des taux d'incorporation suivant :

taux d'incorporation en bioéthanol

Nous obtenons alors les carburants à la pompe suivant :

facteur d'émissions de l'essence à la pompe

facteur d'émissions de l'essence E85

Filière DIESEL

Le facteur d'émissions du diesel pur (gazole) est :

facteur d'émissions du gazole pur

En appliquant la méthodologie présentée plus haut, on obtient le facteur d'émissions du biodiesel pur :

facteur d'émissions du biodiesel pur

Nous disposons des taux d'incorporation suivant :

taux d'incorporation en biodiesel

Nous obtenons alors les carburants à la pompe suivant :

facteur d'émissions du gazole routier (B7)  

Remarque : Même s'ils sont globalement similaires, le gazole routier et le gazole non routier possèdent des différences dans leur production et leur composition.  Les exigences règlementaires concernant le taux de soufre sont moindres pour le gasoil non routier (toléré jusqu'à 20ppm contre 10ppm pour le gasoil routier). Il y a également des petites différences en termes d'additifs ajoutés, comme le colorant RED 19 et le traceur YELLOW 124 (0.6g/Hl) (cf. circulaire des douanes). La teneur en Ester méthylique d'acide gras (EMAG) maximum (<7%) est, quant à elle, la même que pour le gasoil routier.

La valeur moyenne de biodiesel incorporé dans le gazole non routier n’est pas disponible. Le facteur d’émission du gazole non routier a été calculé à partir du taux d’incorporation réglementaire obligatoire, à savoir 3,85%. En conséquence, des différences apparaissent sur les facteurs d'émissions "gazole routier" et "Gazole Non Routier" proposés dans la Base Carbone®.

La teneur maximale en EMAG (<7%) est, quant à elle différente de celle du gasoil routier. En conséquence, des différences minimes apparaissent sur les facteurs d'émissions "gazole routier" et "Gazole Non Routier" proposés dans la Base Carbone®.

facteur d'émissions du diesel B10

facteur d'émissions du diesel B30

facteur d'émissions du diesel B100

Données « Label E+/C- »

Dans le cadre des réflexions sur la Performance Environnemental des Bâtiments Neufs (PEBN), des travaux ont été menés pour établir un référentiel « Energie-Carbone » à mettre en œuvre dans le cadre de l’expérimentation nationale du Label E+/C-. Les facteurs d’émissions associés ne sont à utiliser que dans ce cadre très précis.

Plus d’informations sur le site de l’expérimentation.

Sources :

[101] Arrêté du 31 octobre 2012 relatif à la vérification et à la quantification des émissions déclarées dans le cadre du système d'échange de quotas d'émission de gaz à effet de serre pour sa troisième période (2013-2020)

[102] Rapport OMINEA 2011, CITEPA

[103] Décision 2007/589/CE définissant des lignes directrices pour la surveillance et la déclaration des émissions de gaz à effet de serre, conformément à la directive 2003/87/CE du Parlement européen et du Conseil

[110] Wikipédia - raffinage du pétrole

[111] Guide méthodologique d'application de l'application de l'article L. 1431-3 du code des transports

[112] Etude Well-to-wheel du JEC - Report Version 4.0 - juillet 2013

[113] Etude IFP 2003, "Affectation des émissions de CO2 et de polluants d'une raffinerie aux produits finis pétroliers"

[114] IFP-CFBP, EETP - European Emission Test Programme, 2004

[115] Commission Européenne - directive européenne sur les EnR - annexe V C

[120] GDF SUEZ/DRI et Paul Scherrer Institut, 2007 (Les PRG ont été actualisés)

[124]. « Analyse du Cycle de Vie de la chaîne gazière » - GRTgaz, TIGF, STORENGY, GRDF, ELENGY de 2018

[943] MEEM - MLHD - Référentiel Bâtiment « Energie-Carbone » - Label E+/C-