Cours et production mondiale de quelques métaux

Production minière, en 2022 et cours, le 2 juin 2023.

Métaux Cours (en $US/kg) Production minière, en milliers de t
Au 57 238 3,1
Pd 44 105 0,21
Pt 31 383 0,19
Ag 692 26,0
Sn 25,5 310
Ni 20,8 3 300
Cu 8,2 22 000
Zn 2,3 13 000
Pb 2,0 4 500
Al 1,5 69 000*

Sources : Les Echos et l’USGS

*pour l’aluminium il s’agit du métal de 1ère fusion.

Évolution de la production mondiale de quelques métaux (aluminium de 1ère fusion et cuivre raffiné non allié)

Sources : Annuaire Statistique Mondial des Minerais et Métaux (SIM et BRGM) jusqu’en 1999 et l’USGS depuis

Évolution de la production mondiale d’acier

Source : Worldsteel Association

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Cours et production mondiale de quelques métaux 2022

Cours et production mondiale de quelques métaux 2020

Cours et production mondiale de quelques métaux 2017

Cours et production mondiale de quelques métaux 2014

Cours et production mondiale de quelques métaux 2012

Cours et production mondiale de quelques métaux 1997

Cours et production mondiale de quelques métaux 1994

Bilans économiques

Données industrielles

Quelques productions mondiales

en milliers de tonnes, en 2021
Charbon 8 173 000 Magnésite 30 000
Ciments 4 400 000 Cuivre (mine) 21 122
Pétrole brut 4 221 000 Manganèse (mine) 20 600
Gaz naturel 2 708 000 Zinc (mine) 12 785
Aciers 1 951 000 Plomb (métal) 12 279
Chaux 430 000 Plomb (mine) 4 566
Bauxite 390 000 Fluorine 8 600
Chlorure de sodium 290 000 Nickel (mine) 2 690
Phosphates 220 000 Diatomite 2 300
Gypse (mine) 150 000 Amiante 1 200
Soufre 80 000 Étain (mine) 300
Potasse* 72 900 Uranium (mine) 48,3
Aluminium 1re fusion 68 000 Argent (mine) 25,6
Carbonate de sodium 59 000 Or (mine) 3,6
Kaolin 45 000 Palladium (mine) 0,211
Chromite 41 000 Platine (mine) 0,193

* La production de potasse est comptée en KCl

La chimie mondiale

En 2021, hors pharmacie.

en milliards d’euros
Pays Chiffre d’affaires
Monde 4 026
Union européenne 594
Chine 1 729
États-Unis 437
Allemagne 171
Japon 160
Corée du Sud 133
Inde 104
France 103
Brésil 77
Taipei chinois 76
Italie 59
Russie 58
Arabie Saoudite 58

Source : Cefic, Facts and figures 2023

La chimie de l’Union européenne

En 2021, part des ventes de l’Union européenne, hors pharmacie.

Pays Répartition des ventes
Allemagne 28,9 %
France 17,4 %
Italie 10,0 %
Pays-Bas 9,9 %
Espagne 8,3 %
Belgique 6,9 %
Autriche 2,8 %

Source : Cefic, Facts and figures 2023

La chimie en France

en 1995 en 2005 en 2015 en 2020
Chiffre d’affaires (en milliards d’euros) 64,3 95,7 68,4 68
Exportations (en milliards d’euros) 31,1 58,4 54,6 56,7
dont vers l’Union européenne 63,3 % 59,1 % 38,1 % 52 %
Importations (en milliards d’euros) 24,8 48,3 46,6 47,1
dont de l’Union européenne 71,8 % 69,6 % 32,4 %
Effectifs 246 310 231 424 163 939 220 100

Source : France Chimie

Répartition des ventes de la chimie de l’Union européenne

En 2021 sur un total de 594 milliards d’euros

Pétrochimie 26 %
Chimie de spécialité (peintures, protection des plantes…) 12 %
Polymères (plastiques, caoutchoucs, fibres) 20 %
Auxiliaires pour l’industrie (gélatine, colles…) 16 %
Produits inorganiques (engrais, gaz industriels…) 13 %
Produits de consommation (détergents, cosmétiques…) 14 %
Source : Cefic

Bibliographie

  • L’U.S. Geological Survey, 12201 Sunrise Valley Drive, Reston, VA 20193, États-Unis.
  • CEFIC, Av. E. van Nieuwenhuyse 4, B-1160 Bruxelles, Belgique
  • France Chimie, Le diamant A, 92909 Paris la Défense Cedex.

 

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Énergie

Afin de pouvoir comparer les différentes énergies entre elles, il est d’usage d’utiliser comme référence le pétrole. Pour chacune des énergies on définit une règle d’équivalence simplifiant les comparaisons, cette règle permet d’établir une unité correspondant à l’énergie contenu dans une tonne de pétrole. On parle alors de ces énergies en tonne équivalent pétrole (tep). Le tableau ci-après présente la règle qui est appliquée pour les principales sources d’énergie.

Houille 1 t = 0,619 tep Électricité selon l’origine
Lignite 1 t = 0,405 tep nucléaire 1 MWh = 0,2606 tep
Gaz naturel géothermie 1 MWh = 0,86 tep
1 MWhPCS = 0,077 tep autre 1 MWh = 0,086 tep
1 m³ = 0,85 10-3 tep Dihydrogène 1 t = 2,86 tep

 

On peut aussi utiliser le Joule ou plutôt ses multiples, l’exajoule qui correspond à 1018 joules ou 277,8 TWh ou 23,884 Mtep ou encore le pétajoule soit 1015 joules.

Des données plus détaillées, par sources d’énergie ou vecteurs d’énergie, sont développées dans les chapitres suivants : dihydrogène, gaz naturel, charbon, pétrole, silicium (photovoltaïque), uranium (électricité d’origine nucléaire).

Production d’énergie primaire

Répartition
Charbon Pétrole Gaz Énergie nucléaire Hydro­électricité Autres renouvelables Biomasse, déchets
Monde (2022) 26,7 % 31,6 % 23,5 % 6,7 % 4,0 % 7,5 %
Union européenne (2019) 16,2 % 3,2 % 8,5 % 32,0 % 4,5 % 35,6 % 21,3 %
France (2023) 0 0,7 % 0 72,2 % 3,9 % 5,3 % 17,8 %

Sources : Agence Internationale de l’énergie, Eurostat et Datalab essentiel, Ministère de la transition écologique et solidaire

Par pays, en 2018 : en millions de tep. Monde : 14 421 millions de tep, Union européenne : 751 millions de tep.

en millions de tep
Chine 2 562 Inde 574
États-Unis 2 173 Canada 527
Russie 1 484 Indonésie 451
Arabie Saoudite 665 Iran 406

Source : Agence Internationale de l’énergie

Réserves prouvées de combustibles fossiles : en 2020.

en Gtep
Charbon Pétrole Gaz naturel Total
États-Unis 147,7 8,2 10,7 166,6
Russie 100,4 14,8 31,8 147,0
Chine 86,9 3,5 7,1 97,5
Australie 76,6 0,3 2,0 78,9
Inde 67,7 0,6 1,1 69,4
Iran 21,7 27,3 49,0
Arabie Saoudite 40,9 5,1 46,0
Canada 2,3 27,1 2,0 31,4
Union européenne 37,3 0,3 0,3 37,9
Total monde 664,9 244,4 159,9 1 069,2

Source : d’après BP Statistical Review of World Energy

Consommation d’énergie primaire

En 2023, la consommation d’énergie primaire des principaux pays consommateurs est indiquée ci-après.

en exajoules
Total Charbon Pétrole Gaz Énergie nucléaire Hydro­électricité Autres énergies renouvelables
Monde 607,35 161,53 191,62 144,31 24,13 40,58 45,18
Union européenne 57,85 6,89 21,88 12,38 5,49 2,57 8,64
Chine 160,26 87,83 29,51 13,60 3,76 12,18 13,37
États-Unis 95,42 9,91 35,75 31,67 7,31 2,36 8,42
Inde 36,37 20,03 10,10 2,10 0,42 1,64 2,09
Russie 31,08 3,84 7,14 16,14 2,01 1,86 0,08
Japon 18,02 4,92 6,94 3,61 0,47 0,70 1,39
Canada 14,30 0,39 4,31 4,46 0,78 3,73 0,64
Allemagne 12,29 2,31 4,25 2,79 0,31 0,17 2,46
Corée du Sud 12,75 2,87 5,47 2,25 1,50 0,03 0,55
Brésil 13,44 0,59 5,01 1,15 0,13 4,01 2,55
Iran 12,48 0,08 3,58 8,62 0,06 0,13 0,02
Arabie Saoudite 11,34 0 7,11 4,20 0 0 0,02
France 8,27 0,23 2,80 1,38 2,65 0,42 0,79

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Évolution de la consommation d’énergie primaire : en millions de tep, dans le monde et ( ) en France.

1850 400 1975 6 000
(169,3)
1995 8 137
(225)
2015 13 147
(239)
1900 1 100 1980 6 800
(196)
2000 9 179
(269)
2020 13 295
(231)
1950 4 000
(58)
1985 7 200
(193,6)
2005 11 434
(276)
1970 5 000
(151,5)
1992 7 800
(216)
2010 12 002
(252)

 

Consommation finale d’énergie par secteurs d’utilisation : répartition, en 2019.

Monde Union européenne, en 2018 États-Unis Chine
Transports 29,0 % 28,4 % 40,1 % 15,5 %
Industries 29,0 % 23,1 % 16,9 % 48,8 %
Usages non énergétiques 9,3 % 8,6 % 9,9 % 8,5 %
Résidentiel, tertiaire, agriculture 31,2 % 36,8 % 32,0 % 23,1 %
Autres 1,6 % 3,0 % 1,0 % 4,1 %

Source : Agence Internationale de l’énergie

Taux de dépendance énergétique de quelques pays européens, en 2019. Union européenne : 57,9 %

Pologne 46,8 % Espagne 75,0 %
France 47,6 % Belgique 76,7 %
Allemagne 67,6 % Italie 77,5 %

Source : Eurostat

Électricité

Production brute en 2023, dont ( ) production d’origine nucléaire. Monde : 29 925 milliards de kWh (2 738 milliards de kWh), Union européenne : 2 737 milliards de kWh (619 milliards de kWh).

en milliards de kWh
Chine 9 456 (435) Brésil 710 (14)
États-Unis 4 494 (816) Canada 633 (89)
Inde 1 958 (48) Corée du Sud 618 (180)
Russie 1 178 (217) France 520 (338)
Japon 1 013 (77) Allemagne 514 (7)

Sources : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Dans le monde, 1,5 milliard de personnes ne disposent pas d’électricité.

Consommation d’électricité, par habitant, en 2021 ou 2022. Monde : 3,4 MWh, Union européenne : 6,0 MWh.

en MWh
Islande, en 2022 51,5 Canada, en 2022 14,7
Norvège, en 2022 23,4 Finlande, en 2022 14,7
Bahreïn, en 2020 18,8 États-Unis, en 2022 12,9
Qatar, en 2021 18,1 Suède, en 2022 12,5
Koweït, en 2021 17,3 Taipei chinois, en 2021 11,8
Émirats Arabes Unis, en 2021 15,2 Luxembourg, en 2022 11,6

Source : Agence Internationale de l’énergie

En France : 6,6 MWh/ha, en 2022, au Japon : 7,7 MWh/ha, en 2022, en Russie : 7,3 MWh/ha, en 2021, en Allemagne : 6,4 MWh/ha, en 2022, en Chine : 5,9 MWh/ha, en 2021, en Inde : 1,0 MWh/ha, en 2021.

Part des diverses sources d’énergie dans la production d’électricité.

Énergies fossiles Hydraulique Nucléaire Autres renouvelables
Monde, en 2022 60,6 % 9,2 % 14,9 % 15,3 %
Union européenne, en 2018 40,8 % 10,6 % 25,2 % 24,4 %
États-Unis, en 2022 59,8 % 6,4 % 17,9 % 15,9 %
Chine, en 2021 66,4 % 15,5 % 4,7 % 13,4 %
Inde, en 2021 75,7 % 9,9 % 2,9 % 11,5 %
France, en 2022 12,0 % 10,7 % 62,1 % 15,2 %

Source : Agence Internationale de l’énergie

Dans le monde, la production d’électricité absorbe les 2/3 de la production de charbon.

Déchets : bilan lors de la production de 1 MWh d’électricité.

en kg
Combustible CO2 SO2 NOx Cendres
Charbon (300 kg) 900 6 1,2 à 1,6 15 à 45
Pétrole
(200 kg)
620 12 1 environ 0
Gaz naturel (180 kg) 440 0,4 3 0,05
Uranium (3,6 g) 0 0 0 combustible irradié

 

Aux États-Unis, la production d’électricité est à l’origine de 66 % des émissions de SO2, 39 % des émissions de CO2 et 30 % des émissions d’oxydes d’azote.

Énergies renouvelables

En 2017, 81,0 % de la production mondiale d’énergie est assurée par des combustibles fossiles (charbon, pétrole et gaz naturel) qui sont épuisés 100 000 fois plus vite qu’ils ne se sont formés. Les 14,0 % qui sont assurés par les énergies renouvelables proviennent principalement, à 70,1 % du bois et des déchets, 18,1 % de l’hydroélectricité, 4,1 % des biocarburants, 3,8 % de la géothermie, 3,3 % de l’éolien, 2,5 % du solaire, 1,6 % du biogaz. Dans l’Union européenne, en 2018, la part des énergies renouvelables est de 30,6 %, 19,6 %, en France.

Production d’électricité à partir d’énergie renouvelable.

Monde Union européenne États-Unis France
% d’origine renouvelable par rapport au total de la production en 2020 ou 2021
28,7 % 36,0 % 20,8 % 22,1 %
Part des différentes énergies renouvelables
Hydroélectricité 57,8 % 32,1 % 31,2 % 49,4 %
Biomasse 9,3 % 21,1 % 8,0 % 9,0 %
Géothermie 1,2 % 0,6 % 2,1 % 0,1 %
Éolien 20,7 % 31,9 % 42,3 % 28,9 %
Solaire 10,9 % 10,8 % 16,4 % 11,8 %
Marine 0,01 % 0,04 % 0 0,4 %

Source : Agence Internationale de l’énergie

L’hydroélectricité

L’écoulement d’un liquide peut fournir une énergie captée par des turbines qui la transforment en électricité.

Productions, en 2023, et ( ) part dans la production d’électricité du pays. Monde : 4 240 TWh (14,2 %), Union européenne : 326 TWh (11,9 %).

en TWh
Chine 1 226 (13,0 %) Inde 149 (7,6 %)
Brésil 429 (60,4 %) Norvège 128
Canada 364 (57,5 %) Japon 74 (7,3 %)
États-Unis 236 (5,3 %) Suède 66
Russie 201 (17,1 %) Turquie 64 (19,5 %)
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

L’énergie potentielle renouvelée en altitude est estimée au niveau mondial à un total de 40 000 TWh/an dont 8 700 TWh sont actuellement économiquement exploitables.

Le barrage des 3 gorges, en Chine, sur le Yangzi, a une hauteur de 175 m pour une hauteur de chute brute de 120 m, un volume du réservoir de 39 milliards de m3, pour une puissance de 18 200 MW. Le volume de réservoir le plus important – 169 milliards de m3– est celui du barrage de Bratsk, en Russie, sur la rivière Angara, d’une puissance de 4 600 MW.

Les marées

On évalue la capacité totale d’énergie marémotrice potentielle dans le monde à un milliard de kilowatts, ce qui correspond à une production annuelle d’énergie de 2 à 3 milliards de kWh, soit 10 fois la production totale annuelle d’électricité du Canada. L’installation de ce type la plus importante au monde a longtemps été située en France, avec 480 GWh produits, en 2018, par l’usine de la Rance de 218 MW de puissance, construite en 1966. En 30 ans, sa production a été de 16 milliards de kWh. Depuis août 2011, l’installation la plus puissante est située en Corée du Sud avec une usine de 254 MW fermant le lac Sihwa. Autres usines marémotrices : Annapolis (Nlle Écosse, Canada), 20 MW, Jiangxia (Chine), 5 MW, Kislaya Guba (Russie), 0,4 MW.

Le solaire

L’énergie solaire peut être récupérée pour fournir de l’électricité à l’aide de panneaux photovoltaïques ou dans des centrales solaires thermiques à concentration (CSP) dans lesquelles l’énergie est produite par concentration des rayons solaires sur des tubes capteurs ou au sommet d’une tour contenant un fluide thermique. Elle peut également être récupérée par des panneaux thermiques chauffant de l’eau (voir également la partie photovoltaïque dans le chapitre silicium).

Installations photovoltaïques et à concentration, puissance installée, fin 2023 et ( ) fourniture d’électricité, en 2023. Monde : 1 418 969 MWc (1 641,6 TWh), Union européenne : 200 541 MWc (247,2 TWh).

en MWc et ( ) en TWh
Chine 609 921 (584,0) Australie 33 683 (45,0)
États-Unis 139 205 (240,5) Espagne 31 016 (46,8)
Japon 87 068 (97,0) Italie 29 795 (31,2)
Allemagne 81 739 (61,2) Corée du Sud 27 046 (29,4)
Inde 73 109 (113,4) Pays Bas 23 904 (21,2)
Brésil 37 448 (51,5) France 20 551 (22,2)
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Le Watt crête Wc caractérise la puissance d’un panneau photovoltaïque. En moyenne, un Watt crête correspond à la puissance d’une cellule monocristalline d’une surface d’un décimètre carré. La puissance crête représente la puissance délivrée par le panneau au point de puissance maximale (dans le diagramme intensité/tension) et pour une irradiation solaire de 1 000 W/m² (avec un spectre standard) avec une cellule à 25°C.

L’installation photovoltaïque de Moura, au Portugal, a une puissance de 64 MW avec 268 000 panneaux solaires occupant une surface de 250 hectares.

Installations solaires à concentration (CSP) : fin 2019, la puissance installée est de 6,055 GW dont 2 323 MW dans L’Union européenne avec 2 304 MW en Espagne et 1 758 MW en Amérique du Nord, principalement aux États-Unis. La centrale la plus puissante est celle de Ivanpah, dans le désert de Mojave, en Californie, aux États-Unis avec 392 MW fournis par 173 500 miroirs focalisant l’énergie solaire sur 3 tours de 140 m de hauteur. Dans le cas de la centrale de 20 MW de Séville, en Espagne, 1 255 miroirs mobiles (héliostats) de 120 m² chacun, concentrent les rayons solaires au sommet d’une tour de 160 m. Aux États Unis, le fluide thermique utilisé est de l’oxyde de diphényle chauffé à 400°C dans le cas des 9 centrales californiennes de Kramer Junction d’une puissance totale de 354 MW à l’aide de concentrateurs cylindro-paraboliques qui permet de produire de la vapeur puis de l’électricité.
En Espagne, en 2019, avec 50 centrales, la production d’électricité injectée dans le réseau a été de 5 116 GWh. En France, en mai 2019, a débuté la production d’une centrale à Llo (66) d’une puissance de 9 MW, située à 1600 m d’altitude et utilisant de l’eau comme fluide caloporteur qui transformée en vapeur peut être stockée pendant quelques heures. Exploitée par la société Suncnim, elle occupe une superficie de 36 hectares avec 95 200 miroirs de Fresnel de 153 000 m2.

Installations cumulée de solaire thermique, dans l’Union européenne, fin 2022. Total : 58,8 millions de m² soit une puissance équivalente de 41 174 MWth.

Surface,
en millions de m²
Puissance équivalente,
en MWth
Allemagne
22,4
15 690
Grèce
5,4
3 809
Italie
5,0
3 498
Autriche
4,6
3 225
Espagne
4,5
3 154
France (y compris l’outre mer)
3,6
2 551
Pologne
3,4
2 384

Source : Observ’ER

En Allemagne, Autriche et dans de nombreux pays méditerranéens, le solaire thermique est massivement employé dans la production d’eau chaude.

Dans le monde, la puissance totale en opération de solaire thermique est, fin 2020, de 501 000 MWth dont 364 000 MWth en Chine, 20 015 MWth en Inde, 18 400 MWth en Turquie, 18 220 MWth au Brésil, 18 000 MWth aux États-Unis.

La géothermie

La géothermie est utilisée pour produire de la chaleur et de l’électricité à partir de la chaleur stockée dans le sol. On distingue :

  • La géothermie très basse énergie : en tout point de la planète, y compris dans les zones de socle cristallin, il est possible de capter et de transformer la chaleur emmagasinée dans les couches superficielles du sous-sol à quelques mètres de profondeur pour le chauffage des habitations au moyen de pompes à chaleur géothermiques.
  • La géothermie basse énergie : des forages exploitent des aquifères situés à quelques milliers de mètres de profondeur en récupérant de l’eau à une température de 50 à 90°C. Cette énergie est destinée à un usage thermique (chauffage de piscines, serres, habitations collectives…).
  • La géothermie moyenne énergie (90 à 150°C) provenant de zones volcaniques est principalement utilisée pour produire de l’électricité à l’aide de centrales à fluide binaire.
  • La géothermie haute énergie : utilise la chaleur (de 150 à 350°C) présente dans des régions dans lesquelles le gradient thermique est important (8 à 10°C par 100 m au lieu de 3°C habituellement). Ces ressources sont présentes dans les régions volcaniques situées à proximité des frontières des plaques lithosphériques : « ceinture de feu » du Pacifique, arc des petites Antilles, arc méditerranéen, grand rift africain. La chaleur est utilisée pour produire de l’électricité à l’aide de turbines.

Puissance électrique d’origine géothermique, installée, fin 2020. Monde : 14 075 MWe, Union européenne : 1 157 MWe.

en MWe
États-Unis 2 587 Mexique 906
Indonésie 2 131 Kenya 824
Philippines 1 928 Italie 797
Turquie 1 613 Islande 756
Nouvelle Zélande 984 Japon 525
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

En 2018, dans l’Union européenne, la production d’électricité d’origine géothermique est de 6 658 GWh dont 6 105 GWh en Italie.
Une production française est réalisée à Bouillante, en Guadeloupe, avec une puissance installée de 25 MWe et une production, en 2015, de 92 GWh.

Utilisation directe de la chaleur géothermique, hors pompes à chaleur, dans l’Union européenne, en 2020. Total : 2 186 MWth de puissance installée.

en puissance installée en MWth
France 658 Autriche 105
Allemagne 344 Roumanie 88
Pays Bas 298 Pologne 62
Hongrie 256 Suède 44
Italie 173 Danemark 33

Source : Observ’ER

Pompes à chaleur, dans l’Union européenne, fin 2020. Total : 41,931 millions d’unités dont 40,146 millions d’unités de pompes aérothermiques.

en milliers d’unités
Total Pompes aérothermiques Pompes géothermiques
Italie 17 966 17 950 16
France 8 653 8 445 208
Espagne 4 562 4 558 3
Suède 2 003 1 442 561
Portugal 1 939 1 938 1
Allemagne 1 290 879 411

Source : Observ’ER

La biomasse

La biomasse solide (bois, déchets agricoles…) peut être valorisée sous forme d’énergie. Dans le monde, au total, on estime qu’elle représente 72 milliards de tep/an.

Production brute de chaleur, à partir de biomasse solide, en 2021, dans l’Union européenne. Total : 13 156 millions de tep.

en millions de tep
Suède 2,747 Allemagne 0,662
Finlande 2,080 Lituanie 0,562
Danemark 1,717 Pologne 0,457
France DOM compris 1,295 Pays Bas 0,386
Autriche 1,116 Italie 0,385

Source : Observ’ER

Production brute d’électricité, à partir de biomasse solide, en 2021, dans l’Union européenne. Total : 93,0 TWh.

en TWh
Finlande 12,7 Pologne 6,4
Suède 11,2 Espagne 5,1
Allemagne 10,9 Italie 4,5
Pays Bas 7,9 France DOM compris 4,3
Danemark 7,1 Autriche 3,9

Source : Observ’ER

Au total, la biomasse (solide et déchets ménagers) a produit, en 2008, dans le monde : 223,5 TWh d’électricité dont 59,4 TWh aux États Unis, 19,9 TWh au Brésil, 16,0 TWh au Japon, 9,0 TWh au Canada.

Incinération des déchets municipaux renouvelables : en 2021, production d’énergie primaire et ( ) production d’électricité. Union européenne : 9 299 ktep (19 573 GWh).

en ktep et ( ) en GWh
Allemagne
3 148 (5 804)
Danemark
466 (971)
France 1 257 (2 128) Belgique
398 (936)
Pays Bas
866 (2 808)
Finlande
366 (582)
Italie
830 (2 308)
Espagne
283 (855)
Suède
737 (1 813)
Autriche
205 (354)

Source : Observ’ER

Biocarburants

(voir le focus : pétrole) :

Production mondiale : en 2023. Monde : 4 627,6 pétajoules, Union européenne : 658,4 pétajoules.

en pétajoules
États-Unis 1 795,1 Inde 109,0
Brésil 1 015,6 Thaïlande 88,0
Indonésie 433,0 Pays Bas 83,0
Chine 174,6 France 76,1
Allemagne 159,9 Espagne 62,5
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Consommation destinée aux transports, en 2021, dans l’Union européenne.

en ktep
Total Bioéthanol Biodiesel Biogaz
Union européenne 17 136  3 010 13 699 427
Allemagne 2 984 735 2 167 83
France 2 898 710 2 186 2
Italie 1 552 27 1 388 136
Espagne 1 551 141 1 410 0
Suède 1 452 117 1 222 113
Pologne 1 120 208 912 0
Belgique 725 119 607 0
Source : Observ’ER

Biogaz

L’énergie est produite par combustion du méthane issu de la décomposition de déchets organiques. Le méthane est soit capté directement dans les décharges ou produit à l’aide de méthaniseurs. Le gaz produit par les décharges est principalement utilisé pour produire de l’électricité. Dans le cas des stations d’épuration, la cogénération (production conjointe d’électricité et de chaleur) est le plus souvent employée. Voir le focus : gaz naturel.

Production d’énergie primaire à partir de biogaz, en 2021, dans l’Union européenne. Total : 14 929 ktep.

en ktep
Allemagne 7 518 Pays Bas 428
Italie 2 078 Espagne 326
France 1 404 Pologne 319
Danemark 626 Belgique 246
République tchèque 591 Suède 195

Source : Observ’ER

En 2015, la production est destinée à 62 % à la production d’électricité, 27 % à celle de chaleur, 11 % à celle de biométhane injecté dans les réseaux de gaz naturel et au transport. Ce dernier a représenté 0,13 Mtep à comparer aux 14 Mtep fournies par les biocarburants.

Production brute d’électricité à partir de biogaz, en 2021, dans l’Union européenne. Total : 52 603 GWh dont 11 686 GWh dans des centrales électrique seules et 40 918 GWh par des centrales fonctionnant en cogénération.

en GWh
Allemagne 29 995 Espagne 979
Italie 8 124 Belgique 976
France 3 154 Pays Bas 815
République tchèque 2 593 Danemark 613
Pologne 1 307 Autriche 602

Source : Observ’ER

L’éolien

L’éolien est une énergie simple à récupérer et l’est depuis longtemps, mais reste assez capricieux, trop de vent oblige de stopper la production au risque d’endommager les installation, pas assez de vent ne permet pas la rotation des pales et l’entrainement des turbines qui produisent l’électricité.

Puissance installée, fin 2023 et ( ) fourniture d’électricité, en 2023. Monde : 1 017 199 MW (2 325,3 TWh), Union européenne : 205 008 MW (480,5 TWh).

en MW et ( ) en TWh
Chine 441 895 MW (885,9 TWh) Royaume Uni 30 215 MW (82,0 TWh)
États-Unis 148 020 MW (429,5 TWh) Brésil 29 135 MW (95,5 TWh)
Allemagne 69 459 MW (142,1 TWh) France 22 196 MW (52,3 TWh)
Inde 44 736 MW (82,1 TWh) Canada 16 989 MW (38,9 TWh)
Espagne 31 028 MW (64,2 TWh) Suède 16 252 MW (34,3 TWh)
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Au Danemark, en 2018, l’éolien est à l’origine de 45,6 % de l’électricité produite.

Évolution de la puissance éolienne cumulée dans le monde depuis 1996 :

en MW
Année 1996 2000 2005 2007 2009 2011 2013 2016 2020
Puissance éolienne mondiale 6 115 17 684 59 235 94 091 160 084 238 967 319 907 468 989 733 276

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

SITUATION FRANÇAISE

Production d’énergie primaire : en 2023.

en TWh
Charbon Pétrole Gaz naturel Électricité renouvelables Électricité nucléaire Énergie thermique et déchets renouvelables Total
0 10 0 132 1 025 253 1420

Source : Bilan énergétique de la France en 2023, Ministère de la transition écologique et solidaire

Consommation d’énergie primaire : en 2022.

en TWh
Charbon Pétrole Gaz naturel Électricité hydraulique, éolienne et photovoltaïque Électricité nucléaire ENRt* et déchets Total
72 752 384 104 908 241 2482

Source : Chiffres clés de l’énergie 2023, Ministère de la transition écologique et solidaire

*: ENRt : énergie renouvelable thermique.

Commerce extérieur : pour les divers combustibles ou sources d’énergie, en 2023.

en millions de TWh
Total Charbon, lignite Pétrole et produits pétroliers Gaz naturel Électricité ENRt et déchets
Exportations 396,0 0,4 172,0 140,3 25,5 7,5
Importations 1570,7 52,1 983,3 479,2 75,8 30,7

Source : Bilan énergétique, données provisoires, Ministère de la transition écologique et solidaire

Taux d’indépendance énergétique : 56,3 %, en 2023.

Facture énergétique, en 2023 : 61,2 milliards d’euros. Le maximum précédent avait été atteint en 2022 avec 124,1 milliards d’euros.

Consommation énergétique par secteur, sur un total de 1 621,9 TWh, en 2023 :

en TWh
Branche énergie 901,2
Résidentiel, tertiaire 660,2
Transport 504,3
Industrie 279,0
Agriculture, pêche 52,6
Usage non énergétique (chimie) 125,7

Source : Datalab essentiel, Ministère de la transition écologique et solidaire

Électricité

En 2022.

Production : 445,7 TWh (TéraWh = 1012 Wh), dans des :

  • Centrales thermiques nucléaires : 279 TWh.
  • Autres centrales thermiques : 49,3 TWh.
  • Centrales hydrauliques : 49,6 TWh (voir le chapitre eau).
  • Éolien : 38,7 TWh.
  • Solaire : 18,6 TWh.
  • Bioénergies : 10,1 TWh
  • Marées : 0,5 TWh.
  • Géothermie : 0,004 TWh.

Consommation finale : 426,8 TWh.

Commerce extérieur : en 2023.

  • Exportations : 75,8 TWh.
  • Importations : 25,5 TWh.

Échanges transfrontaliers d’électricité, en 2022.

en TWh
Exportations Importations
Espagne 4,5 13,4
Royaume Uni 3,8 12,3
Italie 14,4 0,6
Suisse 8,6 4,6
Allemagne 3,7 9,2
Belgique 2,0 11,8

Source : Commission de Régulation de l’Énergie

La puissance appelée maximale a été de 102,1 GWe, le 8 février 2012, à 19 heures.

Énergies renouvelables

Production primaire

D’énergie renouvelable, sur un total de 326,329 TWh, en 2022.

en TWh
Bois 115,553 Biogaz 18,921
Hydraulique, hors pompage 45,541 Déchets renouvelables 14,628
Pompes à chaleur 42,681 Géothermie 5,400
Éolien 38,064 Solaire thermique 2,444
Biocarburants 22,000 Énergie marémotrice 0,490
Solaire photovoltaïque 20,607

Source : Bilan énergétique, données provisoires, Ministère de la transition écologique et solidaire

Bois : utilisée à 91 % en chaleur et 9 % en électricité.

Hydraulique : voir ci-dessus.

Biocarburants : le taux d’incorporation dans les carburants a été de 7,0 % pour le biodiesel et de 5,7 % pour le bioéthanol. Le biodiesel est à 94 % sous forme d’esters méthyliques d’huiles végétales (EMHV).

Éolien : la production a été, en 2021, de 37,0 TWh, avec une puissance installée, fin septembre 2022, de 20,0 GW.

Déchets : utilisés à 49 % en chaleur et 51 % en électricité. Dans l’Île de la Réunion et en Guadeloupe, la bagasse (tiges broyées de canne à sucre), est brûlée pour produire de l’électricité dans des centrales qui fonctionnent avec du charbon en dehors des périodes (de 3 à 4 mois) de récolte de la canne à sucre. À la Réunion, en 2012, les centrales de Bois-Rouge de 100 MW de puissance et du Gol de 110 MW ont produit 267 GWh. En Guadeloupe, la centrale du Moule, de 64 MW de puissance, a produit 370 GWh en 2011.

Biogaz : fin septembre 2022, 982 installations fonctionnent avec une puissance de 576 MW. En 2021, injecté dans le réseau de gaz naturel pour 36 %, utilisé à 37 % en chaleur et 27 % en électricité.

Solaire : le solaire thermique couvre 2,82 millions de m². Pour le photovoltaïque, fin septembre 2022, la puissance installée est de 15 847 MW, avec une production, en 2021, de 15,092 TWh.

Géothermie : voir le site géothermie-perspectives créé par le BRGM et l’ADEME.

  • Géothermie très basse énergie : l’exploitation des ressources très basse température a commencé très tôt en France, dès 1963, à la Maison de la Radio à Paris, avec la mise en œuvre d’un système de chauffage et de climatisation qui puise l’eau de l’aquifère de l’Albien à 600 m de profondeur à une température de 27°C. L’eau cède 20°C au dispositif énergétique avant d’être rejetée à 7°C. En hiver, cette énergie géothermique est utilisée en appoint d’un chauffage original : un système complexe de pompes à chaleur récupère la chaleur dégagée par les activités des studios. En été, le système est inversé pour le rafraîchissement et la climatisation. De l’autre côté de la Seine, la tour Mirabeau, où se trouve le siège du BRGM, est également chauffée par un forage à l’Albien situé devant l’immeuble.
  • Géothermie basse énergie : dans le Bassin Parisien, 95 % des forages exploitent l’aquifère calcaire du Dogger situé entre 1 600 et 2 000 m. Il s’étend sur plus de 15 000 km² avec des températures variant de 56 à 85°C. Un site géothermique assure, en moyenne, 75 % des besoins énergétiques de 3 500 logements à l’aide de 250 m3/h de fluide géothermal extrait à 70°C et réinjecté à 40°C. Le fluide géothermal du Dogger présente l’inconvénient d’être fortement chargé en sels et gaz dissous (H2S, CO2) ce qui entraîne une corrosion importante de l’acier (0,4 mm/an) des tubes équipant les puits et des dépôts importants de sulfure de fer (5 mm/an). À Chevilly la Rue et L’Haÿ les Roses, le forage offre une température en tête de puits de 72,6°C avec un débit de 560 m3/h.
  • Géothermie haute énergie : une installation, exploitée par la société Géothermie Bouillante (59,73 % Ormat Technologies, 20,36 % BRGM et 19,91 % Caisse des Dépôts et Consignations), alimentant une centrale électrique de 15,5 MW fonctionne à Bouillante, en Guadeloupe : elle pompe l’eau, à 250°C, à 300 m. En 2017, la production d’électricité a été de 112 GWh.

Marées : avec l’usine de la Rance mise en service en 1966. Le barrage abrite 24 turbines de 5,3 m de diamètre et de 10 MW/chacun de puissance.

Consommations

Quelques consommations, en 2020 :

  • Consommation d’électricité renouvelable : 10 056 ktep.
  • Consommation d’énergie thermique renouvelable : 14 230 ktep.
  • Consommation de biocarburants : 2 903 ktep, par origine, en 2018 :
    • Biodiesel : 2 348 ktep.
    • Bioéthanol : 555 ktep.

Carte d’implantation des centrales thermiques non nucléaires et hydrauliques
(d’après un document EDF, que nous remercions)

Pour une mise à jour des centrales d’EDF voir selon ce lien.

Les centrales nucléaires en France : situation en 2021
(en 2020, les 2 réacteurs de la centrale de Fessenheim ont été arrêtés)

Bibliographie

Archives

Energie 2022

Energie 2019

Energie 2015

Energie 2006

Energie 1996

Energie 1993

Engrais

Données industrielles

17 éléments sont indispensables à la croissance des plantes. Il s’agit de :

  • Trois éléments fournis par l’air et l’eau : C, H et O.
  • Trois macronutriments primaires : N, P et K.
  • Trois macronutriments secondaires : S, Ca et Mg.
  • Huit micronutriments : Fe, Zn, Cu, Mn, Mo, Cl, B et Ni.

D’autres éléments sont nécessaires à quelques plantes comme : Co, Si, Na et Al.

Concentration atomique relative des éléments nécessaires dans les plantes :

N 1 000 000 Fe 2 000
P 60 000 B 2 000
K 250 000 Mn 1 000
Ca 125 000 Zn 300
Mg 80 000 Cu 100
S 30 000 Mo 1
Cl 3 000 Ni 1

Source : H.F. Reetz, « Fertilizers and their efficient use« , IFA, 2016

Consommation d’éléments par les plantes.

en kg pour 100 kg de produit
N P2O5 K2O
Blé grain 1,80 1,00 0,50
Blé paille 0,60 0,25 1,20
Avoine grain 1,80 0,90 0,70
Avoine paille 0,60 0,40 1,70
Betterave racine 0,20 0,12 0,25
Betterave sucrière vert 0,36 0,15 0,50
Pomme de terre 0,32 0,16 0,60
Endive (racine) 0,20 0,17 0,60
Foin 2,00 0,60 2,50
Laitue 0,22 0,10 0,50

d’après R. Sicre, Les engrais, CRDP Nantes

Situation mondiale

Consommations mondiales : à des fins agricoles, en 2021.

en milliers de tonnes d’éléments fertilisants
N P2O5 K2O
Monde 108 688 46 270 40 128
Union européenne 9 396 2 634 2 889
Chine 21 405 10 197 9 530
Inde 19 488 7 829 2 530
États-Unis 11 885 3 931 4 492
Brésil 6 701 6 624 8 198
Indonésie 3 669 1 198 2 477
Pakistan 3 534 1 204 61
France 1 839 406 508

Source : FAO

Situation dans l’Union européenne

Production et consommation d’engrais dans l’Union Européenne : en 2021.

en milliers de t d’éléments fertilisants
N P2O5 K2O
Production Consommation Production Consommation Production Consommation
Total 10 310 9 396 1 842 2 634 3 691 2 889
Allemagne 1 265 1 097 0 115 2 593 306
Autriche 0 107 0 27 0 37
Belgique 788 156 320 13 0 61
Bulgarie 645 343 0 73 0 43
Danemark 0 202 0 35 0 76
Finlande 196 146 193 29 0 45
France 206 1 839 0 406 0 508
Grèce 0 203 118 65 0 52
Hongrie 342 450 0 112 0 107
Espagne 755 1 011 204 480 677 369
Irlande 0 399 0 143 0 171
Italie 287 572 93 247 0 139
Pays Bas 1 633 207 15 12 0 56
Pologne 2 102 912 449 322 393 495
Portugal 70 91 48 39 0 39
République tchèque 145 310 0 36 0 22
Roumanie 600 538 82 266 0 118
Suède 0 215 0 38 0 44
Source : FAO

Situation française

Productions et consommations : voir le tableau ci-dessus.

Producteurs :

  • Borealis, exploite l’usine de production d’ammoniac et d’engrais d’Ottmarsheim (68) et a repris les activités de GPN, filiale de Total, avec les usines de Grand-Quevilly (76) et de Grand-Puits (77).
  • Yara France (anciennement Hydro Agri France), filiale du groupe Yara, premier fournisseur mondial de fertilisants azotés. Les usines sont situées au Havre (76), Montoir (44) et Ambès (33). Par ailleurs, l’usine de Pardies (64) de production d’acide nitrique destiné à des activités autres que les engrais a été fermée en 2018.

La fertilisation est effectuée sur une surface fertilisable de 25,9 millions d’hectares.

On considère que, depuis la fin de la 2ème guerre mondiale, les rendements agricoles ont été multipliés par 5 grâce, surtout, au développement de la fertilisation.

Engrais azotés

Voir les chapitres engrais azotés, ammoniac et acide nitrique.

Engrais phosphatés

Voir les chapitres engrais phosphatés et acide phosphorique.

Engrais potassiques

Voir les chapitres chlorure de potassium et sulfate de potassium.

 Dans l’industrie des engrais et en agriculture, l’élément potassium provient, en général, du chlorure de potassium. Le chlorure de potassium est directement extrait du sol et ne subit qu’une purification. Dans l’industrie des engrais et en agriculture, il est appelé improprement « potasse ». Sa teneur est souvent exprimée en K2O avec : 1 t de KCl = 0,60 t de K2O.

L’élément potassium, peut, pour une faible part, être apporté sous forme de sulfate de potassium, celui-ci étant souvent obtenu à partir du chlorure.

Bibliographie

Archives

Engrais 2022

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Engrais 2013

Engrais 2012

Engrais 1997

Engrais 1993

Matières plastiques

Données industrielles

Dans ce chapitre, les fibres, copolymères issus de polycondensations, ne sont pas traitées.

Il existe trois grandes familles de matières plastiques :

Les thermoplastiques : ils sont formables à chaud sans modification chimique. Le polyéthylène, le polypropylène, le polychlorure de vinyle et le polystyrène sont des thermoplastiques (voir le schéma des modes de fabrication). En France, plus de 90 % de la production de matières plastiques porte sur les thermoplastiques dont 80 % sur les trois thermoplastiques : polyéthylène (PE), polypropylène (PP) et polychlorure de vinyle (PVC).

Les thermodurcissables : ils sont formables à chaud avec modification chimique. Les phénoplastes, aminoplastes et les résines époxydes sont des thermodurcissables.

Les plastiques techniques : comme leur nom l’indique, ils sont destinés à des applications très précises en raison de leurs propriétés. Le PTFE est un exemple de plastique technique.

Fabrication industrielle

Modes de fabrication schématiques des principaux thermoplastiques :

Schéma des différentes voies de synthèse des thermoplastiques

La production de matières plastiques consomme de 4 à 6 % de la production mondiale de pétrole.

Pour plus de détails voir les chapitres correspondants : polyéthylène, polypropylène, polystyrène, polychlorure de vinyle.

Techniques de synthèse et additifs :

Les catalyseurs

Un paramètre essentiel du contrôle de la synthèse des polymères est l’utilisation de catalyseurs qui vont permettre de jouer sur la configuration des chaînes polymériques. Une grande avancée a été la découverte des catalyseurs de type « Ziegler-Natta » dans les années 1960 (voir le chapitre polyéthylène). Ces dernières années ont vu naître une nouvelle classe de catalyseurs, les métallocènes. Ce sont des composés « sandwich » dans lesquels un atome métallique (Zn, Zr…) est lié à deux dérivés du cyclopentadiényle. Cette famille ouvre des perspectives dans la synthèse de plastiques techniques « simples », c’est à dire de type polyoléfiniques (PE, PP…), mais possédant, du fait de leurs caractéristiques structurelles définies et contrôlées, des propriétés spécifiques permettant des applications dites « techniques ».

Le tableau suivant donne en exemple la tacticité du polypropylène en fonction du catalyseur métallocène utilisé (zirconocènes : le métal est le zirconium).

PP atactique PP isotactique PP syndiotactique
 

répartition aléatoire des substituants méthyle

Les additifs

Un polymère sous sa forme brute n’a pas, en général, les qualités requises pour l’application à laquelle il est destiné. Il va donc falloir ajouter au plastique des additifs qui vont jouer essentiellement sur l’esthétique, la stabilité (chimique, UV, chaleur et longévité…), le prix de revient et la plasticité.

80 % du marché des additifs concerne les polyoléfines, les styréniques et le PVC.

Les polyoléfines contiennent en moyenne 1 à 2 % d’additifs et le PVC en contient en moyenne 10 %. Pour les additifs du PVC, voir ce chapitre.

Parmi les additifs, les charges sont des composés inertes, en général minéraux, tels que le carbonate de calcium naturel ou précipité, le talc, le kaolin… destinés à améliorer les propriétés mécaniques, l’état de surface et également à réduire le prix de revient.

Une des fonctions des additifs est aussi de freiner l’oxydation des polymères qui provoque un jaunissement, une perte de transparence éventuelle, l’apparition de craquelures en surface et qui joue sur les propriétés mécaniques en diminuant la flexibilité éventuelle, la résistance à la traction. Cette oxydation est accélérée par la température et les UV. Des additifs vont donc piéger les radicaux formés en réagissant avec eux et/ou en absorbant l’énergie UV. Une famille importante d’additifs, les « Hals » (Hindered Amines Light Stabilizers) empêche l’action des radicaux :

Tinuvin 770 et Chimassorb 944 : stabilisation UV des pare-chocs.

Irganox L135 (stabilisant des polyuréthanes) et Irgafos 38 (stabilisation du polypropylène).

Transformations

Les techniques de la plasturgie sont variées et souvent spécifiques à un type particulier de plastique. Néanmoins, on peut citer les grandes méthodes de transformation : extrusion, extrusion-soufflage, injection sous pression, moulage…

Productions

Principaux pays producteurs, hors fibres, en 2022 : monde : 400,3 millions de t, Europe (Union européenne + Norvège et Suisse) : 58,7 millions de t.

en millions de t, en  2015
Chine, en 2020 117 Turquie 8,6
États-Unis, en 2022 57 Italie 8,4
Allemagne 16,8 Brésil 7,8
Inde 13,0 France 7,5
Japon, en 2022 9,5 Pologne 7,1
Thaïlande 9,7 Russie 7,1

Source : Pagev 2016, World & Turkish plastics industry

Évolution de la production mondiale, y compris les fibres :

en millions de t
1950 2 1990 120
1960 8 2000 213
1970 35 2010 313
1980 70 2015 381

Source : Science Advances, 19 juillet 2017

Commerce extérieur de l’Union européenne, en 2022, hors produits élaborés : balance positive de 5,4 milliards d’euros.

Exportations, en valeur : 37,2 milliards d’euros, à 15,1 % vers le Royaume Uni, 12,5 % vers les États-Unis, 11,6 % vers la Turquie, 11,4 % vers la Chine, 5,9 % vers la Suisse.

Importations, en valeur : 31,8 milliards d’euros, à 19,3 % des États-Unis, 12,3 % de Corée du Sud, 11,8 % de Chine, 9,4 % du Royaume Uni, 7,2 % d’Arabie Saoudite.

Productions par type de matières plastiques :

Aux États-Unis et au Japon, en 2022 :

en milliers de t
États-Unis Japon
Total matières plastiques 56 929 9 511
Polyéthylène basse densité (PE-BD) 3 786 1 349
Polyéthylène basse densité linéaire (PE-BDL) 10 574*
Polyéthylène haute densité (PE-HD) 10 260* 714
Polypropylène (PP) 7 634** 2 120
Polystyrène (PS et PS-E) 2 195** 1 035
Polychlorure de vinyle (PVC) 7 128* 1 545
Autres thermoplastiques 8 861 1 715
Résines époxydes ? 117
Autres thermodurcissables 7 853 718

Sources : American Chemistry Council et The Japan Plastics Industry Federation

* y compris Canada, ** y compris Canada et Mexique.

Dans l’Union européenne et en France, en 2022 :

en milliers de t
Union européenne France Union européenne France
Polyéthylène basse densité (PE-BD) 3 483 203 Fluoropolymères 76 18
Polyéthylène basse densité linéaire (PE-BDL) 3 252 731 Polyoléfines halogénées 155 ?
Polyéthylène haute densité (PE-HD) 5 340 ? Résines époxydes 496 33
Autres polyéthylènes 1 200 19 Polycarbonate 1 215 2
Polychlorure de vinyle (PVC) 4 125 947 Polyéthylène téréphthalate (PET) 2 418 ?
Autres polymères de vinyle 1 347 169 Polyméthyl méthacrylate (PMMA) 125
Polypropylène (PP) 8 989 985 Autres polymères acryliques 4 276 809
Autres polymères de propylène 2 151 132 Polyuréthane 2 100 109
Polystyrène (PS) 1 784 358 Polyamides 2 475 19
Polystyrène expansé (PS-E) 1 673 146, en 2020 Résines urée et thiourée 3 126 ?
Résines styréniques (SAN et ABS) 1 141 ? Mélamine 273 2, en 2013
Autres polymères styréniques 757 46 Polyesters 702 159
Résines phénoliques 993 60
Résines alkydes 407 9

Source : Eurostat

Les données notées ? sont confidentielles.

Principaux producteurs : voir les chapitres concernant les divers polymères : polyéthylène, polypropylène, polystyrène, polychlorure de vinyle, polytétrafluoroéthylène.

Recyclage

Dans le monde, entre 1950 et 2015, 8,3 milliards de t de plastiques ont été produites. 2,5 milliards de t sont en cours d’utilisation, 500 millions de t ont été recyclées, 800 millions de t incinérées et 4,6 milliards de t mises en décharge. En 2021, dans le monde, le recyclage a porté sur 32,5 millions de t soit 8,3 % de la production totale.

Aux États-Unis, en 2017, sur un total de 35,4 millions de t collectées, 8,5 % ont été recyclées, 15,8 % incinérées, 75,7 % mises en décharge.

Dans l’Union européenne, plus la Norvège, le Royaume Uni et la Suisse, en 2020, 29,5 millions de t de déchets de matières plastiques ont été collectés. Sur ce total 34,6 % ont été recyclés, 42,0 % valorisés en récupérant de l’énergie et 23,4 % mis en décharge. Entre 2006 et 2018, la collecte a augmenté de 19 %, le recyclage  de 100 %, la valorisation énergétique de 77 % et la mise en décharge a diminué de 44 %.

Devenir des déchets de matières plastiques dans divers pays européens, en 2018 :

Recyclage Valorisation énergétique Mise en décharge
Suisse 24 % 76 % 0 %
Allemagne 38 % 60 % 2 %
Autriche 25 % 75 % 0 %
Belgique 35 % 61 % 4 %
Pays Bas 34 % 66 % 0 %
France 24 % 43 % 33 %
Italie 32 % 32 % 36 %
Espagne 42 % 19 % 39 %
Royaume Uni 33 % 45 % 22 %

Source : PlasticsEurope

Recyclage des emballages :
Les emballages comptent pour 62,2 % des déchets plastiques, la construction, les applications électriques et électroniques, l’agriculture, de 5 à 6 % chaque. En Europe (UE + Norvège et Suisse), en 2018, la collecte a porté sur 17,8 millions de t, ils sont recyclés à 42,0 %, valorisés pour récupérer l’énergie à 39,5 %, mis en décharge à 18,5 %. Ils sont recyclés ou valorisés à plus de 95 %, en Autriche, Luxembourg, Allemagne, Suisse, Danemark, Suède, Belgique, Pays Bas et Norvège.
En France, le recyclage compte pour 25 %, la valorisation pour 42 %.

En 2012, en Europe, 60 milliards de bouteilles en PET, soit 1,68 million de t, ont été collectées après consommation afin d’être recyclées. Cela représente 52 % de la consommation. Le PET recyclé entre à 25-50 % dans de nouvelles bouteilles.

En 2012, en France, 6,73 milliards de bouteilles et flacons en plastique, soit 235 568 t, ont été collectés pour être recyclés.

Agriculture :
En 2011, en Europe, les activités agricoles ont généré 1,3 million de t de déchets plastiques (films et emballages rigides) dont 23,5 % ont été recyclés, 27,2 % valorisés énergétiquement et 49,3 % mis en décharge.

Principales sociétés de recyclage en France :

  • Paprec, collecte et recycle des déchets plastiques dans ses usines à La Neuve-Lyre (27), Saint-Herblain (44), Saint-Gemme d’Andigne (49), Trémentines (49), Bois d’Arcy (78), Le Grand Combeau (38), Verdun (55) et Cahors (46). La filiale MPB, située à Chalon sur Saône (71), est spécialisée dans le recyclage du PE-HD. La collecte est de 200 000 t/an et le recyclage concerne les plastiques suivants : ABS, PA, PC, PE, PET, PMMA, PP, PS, PVC.
  • SITA, filiale de Suez Environnement, recycle des films agricoles et industriels, à Viviez (12) et à Landemont (49). Ces films, en grande partie de polyéthylène, sont déchiquetés, prélavés, broyés, lavés, essorés et séchés, extrudés et granulés. Le recyclage concerne 40 000 t/an destinées à l’élaboration de films industriels et de sacs de collecte. Le PVC est recyclé à Vernie (72), avec 18 000 t/an. Regene Atlantique, recycle du PET à Bayonne (64), avec, en 2013, 17 000 t de bouteilles en PET, France Plastique Recyclage (société commune avec Paprec) recycle du PET à Limay (78), avec 30 000 t/an.
  • Veolia recycle 80 000 t/an de matières plastiques (PE, PS, PP, PVC, PET et ABS).
  • Derichebourg Environnement recycle des matières plastiques (PE, PP, PS et ABS) à Athis-Mons (91), Lyon (69) et Le Creusot (71).

Utilisations

Consommation européenne (Union européenne plus Norvège, Royaume Uni et Suisse), hors fibres, répartition, en 2020, sur un total de 49,1 millions de t :

Allemagne 23,3 % Pologne 7,5 %
Italie 14,1 % Espagne 7,4 %
France 9,3 % Royaume Uni 7,0 %

Source : PlasticsEurope

Répartition de la consommation par type de matière plastique

En 2022, dans le monde (source : PlasticsEurope)

Secteurs d’utilisation des matières plastiques, en 2021, dans le monde.

Emballages 44 % Électricité, électronique 7 %
Construction 18 % Maison, loisirs, sport 7 %
Automobile 8 % Agriculture 4 %

Source : PlasticsEurope

Bibliographie

 

Archives

Matières plastiques 2022

Matières plastiques 2019

Matières plastiques 2014

Matières plastiques 2012

Matières plastiques 2004

Matières plastiques 1996

 

Vapocraquage des hydrocarbures

Données industrielles

Le vapocraquage est le principal moyen de fabrication des produits intermédiaires de première génération. Comme le craquage catalytique (voir le chapitre sur le pétrole), il consiste à casser les molécules de la charge, par pyrolyse, pour obtenir des molécules plus petites. De plus, il est réalisé en présence de vapeur d’eau qui sert à diluer les hydrocarbures pour éviter les réactions parasites d’aromatisation des cycloalcanes ou de Diels-Alder aboutissant à la formation de goudrons et de coke par condensation.
On utilise entre 0,25 et 1 tonne de vapeur d’eau par tonne d’hydrocarbure à craquer.
La charge peut être lourde (gazoles), moyenne (naphta) ou légère (éthane, propane, butane).

Consommations de la pétrochimie mondiale, en 2016 sur un total de 146 millions de t, répartition :

Naphta 43 % Butane 5 %
Éthane 36 % Gasoil 3 %
Propane 9 % Charbon 2 %
Source : Mitsubishi Chemical Techno-Research, 7 mars 2017

Consommations de la pétrochimie, en France, en 2022, sur un total de 6,302 millions de t :

en milliers de t
Naphta 4 090 Éthane 0
Butane 983 Condensats 0
Gazole 519 Divers 143
Propane 130 Recyclage 437

Répartition de la consommation de la pétrochimie selon les régions, en 2017, hors gasoil et charbon.

Nord Amérique Moyen-Orient Europe Chine
Éthane 71 % 66 % 11 % 0 %
Naphta 11 % 15 % 78 % 84 %
Butane-Propane 18 % 19 % 11 % 16 %

Source : Deloitte, The future of petrochemicals, 2019.

En Europe et en Chine, le naphta est la matière première la plus employée ; aux États-Unis et au Moyen-Orient, l’utilisation des charges légères est majoritaire. Les conditions opératoires et la composition du produit obtenu dépendent de la nature de la charge.

Le tableau ci-dessous donne des exemples de composition du produit obtenu selon la charge utilisée.

composition finale (%) pour diverses charges éthane propane butane naphta gazole gazole lourd
dihydrogène 8,8 2,3 1,6 1,5 0,9 0,8
méthane 6,3 27,5 22,0 17,2 11,2 8,8
éthylène 77,8 42,0 40,0 33,6 26,0 20,5
propylène 2,8 16,8 17,3 15,6 16,1 14,0
butadiène 1,9 3,0 3,5 4,5 4,5 5,3
autres C4 0,7 1,3 6,8 4,2 4,8 6,3
benzène 0,9 2,5 3,0 6,7 6,0 3,7
toluène 0,1 0,5 0,8 3,4 2,9 2,9
C8 aromatiques 0,4 1,8 2,2 1,9
C8 non aromatiques 0,7 3,6 2,9 6,8 7,3 10,8
fioul 0,5 1,7 4,7 18,1 25,0

 

Productions des vapocraqueurs, en 2022, en France, sur un total de 6,302 millions de t :

en milliers de t
Éthylène 1 626 Essences de pyrolyse 1 462
Propylène 1 016 Gaz et dihydrogène 1 113
Coupes en C4 724 Fioul lourd 250

Source : Data Lab, Ministère de l’Écologie, du Développement durable et de l’Énergie

Pyrolyse

La charge, préchauffée, est mélangée à de la vapeur d’eau. L’ensemble passe rapidement (en 0,2 à 1,2 seconde, à 300 m/s) sous 1 bar de pression dans des tubes en acier hautement allié (25 % chrome et 20 % nickel) de 6,5 à 12 cm de diamètre et 10 à 15 m de longueur, situés dans un four dont la température atteint 720 à 850°C en fonction de la charge. Les 200 à 300 tubes situés à l’intérieur du four, sont chauffés extérieurement. Les produits craqués subissent ensuite une trempe indirecte par échangeurs de chaleur à 450°C, puis une seconde, directe, à 200°C, dans un liquide constitué d’hydrocarbures lourds appelé huile de trempe.

Les capacités de production, par four, atteignent 200 000 t/an pour une charge liquide et 250 000 t/an pour une charge gazeuse et par usine, 1,5 million de t/an.

Le dépôt de coke nécessite, tous les 30 à 60 jours, l’arrêt de la production pendant 2 à 3 jours avec injection d’air à la place de la charge d’hydrocarbures afin de brûler le coke déposé.

Séparation

Les différents produits issus des deux trempes sont ensuite séparés au cours de plusieurs distillations qui se font à basse température. Les produits craqués, refroidis à -120°C, sont distillés dans le déméthaniseur où on extrait le méthane et le dihydrogène. Les résidus (hydrocarbures C2+) sont distillés dans le dééthaniseur. En tête de colonne (- 33°C) on récupère d’une part l’acétylène (il est hydrogéné en éthane qui est recyclé en début de vapocraquage) et de l’éthylène (voir ce chapitre) de très haute pureté. Les résidus (hydrocarbures C3+) sont distillés dans le dépropaniseur. En tête de colonne (20°C) on récupère le propylène (voir ce chapitre). Les résidus (hydrocarbures C4+) sont une nouvelle fois distillés dans le débutaniseur. En tête de colonne (50°C), et après une distillation extractive, on récupère le butadiène. Les résidus, après hydrogénation partielle et extraction, fournissent la coupe aromatique (voir le chapitre « benzène, toluène, xylènes« ).

Capacités de production des vapocraqueurs dans le monde

En 2015 et ( ) nombre. Monde, en 2019 : 207,58 millions de t/an de capacités de production d’éthylène (264 vapocraqueurs), Union européenne, en 2019 : 22,320 millions de t/an (43 vapocraqueurs).

en milliers de t/an de capacités de production d’éthylène
États-Unis 28 426 (34) Iran, en 2017 7 300 (7)
Chine, en 2017 24 200 (27) Taipei chinois 4 540 (6)
Arabie Saoudite 13 155 (14) Pays Bas 4 045 (5)
Japon 6 645 (13) Singapour 3 980 (5)
Allemagne 5 514 (11) Émirats Arabes Unis 3 550 (3)
Corée du Sud 5  630 (11) Thaïlande 3 532 (7)
Canada 5 236 (6) Brésil 3 500 (6)
Source : Oil & Gas Journal, 6 juillet 2015
En 2016, dans le monde, dans 54 pays, il y a 271 vapocraqueurs en fonctionnement.

Localisation des vapocraqueurs en Europe

Carte des vapocraqueurs et des raffineries en Europe (source : APPE).

Localisation, opérateur, capacités de production d’éthylène des 10 principales installations de vapocraqueurs dans l’Union européenne, en 2021 :

en milliers de tonnes/an
Vapocraqueurs Opérateurs Capacités et ( ) nombre d’installations
Terneuzen (Belgique) Dow 1 825 (3)
Geleen (Pays-Bas) Sabic 1 310 (1)
Anvers (Belgique) TotalEnergies 1 160 (2)
Anvers (Belgique) BASF 1 080 (1)
Gelsenkirchen (Allemagne) BP 1 073 (1)
Wesseling (Allemagne) LyondellBasell 1 040 (2)
Köln – Worringen (Allemagne) Ineos 946 (1)
Moerdijk (Pays-Bas) Shell 910 (1)
Lavéra (France) Ineos/TotalEnergies 740 (1)
Tarragona (Espagne) Repson 702 (1)
Source : APPE

Localisation des vapocraqueurs en France

Localisation, opérateur, capacités de production d’éthylène des principaux vapocraqueurs français, en 2021 :

en milliers de tonnes/an
Vapocraqueurs Opérateurs Capacités
Lavéra (13) Naphtachimie1 740
Gonfreville (76) TotalEnergies 525
Aubette (Berre) (13) LyondellBasell 470
Notre Dame de Gravenchon (76) ExxonMobil 425
Dunkerque (59) Versalis (ENI) 380
Feyzin (69) A.P. Feyzin2 250

Source : APPE

1 Naphtachimie : 50 % Ineos – 50 % TotalEnergies
2 A.P. Feyzin : 57,5 % TotalEnergies – 42,5 % Ineos

En avril 2024, ExxonMobil a annoncé l’arrêt de son vapocraqueur de Notre Dame de Gravenchon.

Bibliographie

Archives

Vapocraquage 2022

Vapocraquage 2019

Vapocraquage 2015

Vapocraquage 2012

Vapocraquage 2006

Vapocraquage 1996

 

Gaz naturel

Données industrielles

Origine : des micro-organismes animaux ou végétaux (plancton…) déposés au fond des océans donnent le pétrole et le gaz naturel qui après divers mouvements de circulation se retrouvent sous des dômes de terrain imperméable. Le plus souvent le gaz occupe la partie supérieure d’une roche poreuse appelée « roche magasin » au-dessus du pétrole et d’eau salée. Le gaz peut être également seul, lorsqu’il a migré ailleurs. De nouvelles techniques, forages horizontaux, fracturation hydraulique…, permettent l’extraction du gaz de la roche mère, comme dans le cas du gaz de schiste.

Composition

Le gaz naturel est un mélange dont le constituant principal est le méthane, CH4, avec une teneur comprise entre 70 et 100 %, en présence d’autres hydrocarbures (propane, butane, éthane…), de diazote, de dioxyde de carbone, de sulfure d’hydrogène

Caractéristiques de quelques gisements de gaz naturel : les compositions sont données en % en volume.

Frigg
(Mer du Nord)
Lacq
(France)
Urengoï
(Russie)
Hassi R’Mel
(Algérie)
Groningue
(Pays Bas)
Réserves initiales récupérables
(milliards de m3)
230 240 6 200 2 000 2 000
Profondeur minimale (m) 110 3 300 1 100 2 200 3 000
Méthane (%) 95,7 69,2 98 83,5 81,3
Éthane (%) 3,6 3,3-3,6 7,9 2,9
Propane (%) 0,04 1,0-1,2 2,1 0,4
Butane (%) 0,01 0,6-0,9 1,0 0,2
Diazote (%) 0,4 0,6 1,2 5,3 14,3
Dioxyde de carbone (%) 0,3 9,3 0,3 0,2 0,9
Sulfure d’hydrogène (%) 15,3
Pouvoir calorifique du gaz commercialisé (kWh/m3) 11,6 11,2 env 10,8 env 11,3 env 9,2

Après épuration, les gaz distribués ont une teneur en méthane comprise entre 70 et 98 %. Leur teneur en eau est inférieure à 46 mg/m3 afin d’éviter la formation d’hydrates de méthane et celle en sulfure d’hydrogène inférieure à 15 mg/m3. La déshydratation est réalisée à l’aide de triéthylèneglycol ou de tamis moléculaires. Le gaz commercialisé représente, en 2016, 80 % de la production brute. En France, on distingue deux types de gaz distribué aux consommateurs :

  • Le gaz B, pour bas pouvoir calorifique (compris entre 9,5 et 10,5 kWh/m3), provient des Pays Bas et principalement du gisement de Groningue. Sa teneur en méthane est plus faible car il contient du diazote. Il est distribué dans le Nord de la France et concerne 1,3 million de foyers. La distribution de ce gaz devrait diminuer progressivement avant de cesser avec l’arrêt de la production, en 2029, du gisement de Groningue.
  • Le gaz H, pour haut pouvoir calorifique (compris entre 10,7 et 12,8 kWh/m3), plus riche en méthane, provient des autres gisements.

En France, le gaz distribué est généralement odorisé par du tétrahydrothiophène (C4H8S, de 15 à 40 mg/m3), lorsque le gaz n’est pas odorisé naturellement.

Une partie du gaz brut est réinjectée dans les gisements afin de maintenir une pression élevée de gaz dans les gisements de pétrole et ainsi récupérer plus de pétrole, ou d’éviter de gaspiller le gaz (par brûlage) et le garder ainsi en réserve. Cela représentait 10 % de la production, en 2016.

Une autre partie du gaz (142 milliards de m3, en 2020), liée à la production de pétrole, est brûlée (opération appelée torchage) ou évacuée directement dans l’atmosphère. Le maximum de perte a été atteint en 1973, 210 milliards de m3, soit environ 13 % de la production mondiale de l’époque. En 2018, les principaux pays pratiquant le torchage ont été la Russie avec 21,3 milliards de m3, l’Irak avec 17,8 milliards de m3, l’Iran avec 17,3 milliards de m3, les États-Unis avec 14,1 milliards de m3.

Sous produits récupérés : voir les chapitres consacrés au soufre et à l’hélium.

  • En fonction de sa composition, divers produits peuvent être récupérés lors de la purification du gaz naturel : butane, propane, soufre…
  • Le gaz naturel est également une source importante d’hélium. Par exemple, la teneur du gaz algérien est de près de 0,2 % (voir ce chapitre).

Productions

Afin de convertir les données statistiques, les équivalences suivantes ont été adoptées :

  • pour le gaz naturel : 1 m3 = 11 kWh = 0,00085 tep.
  • pour le gaz naturel liquéfié (GNL) : 1 m3 = 0,741 t = 593 m3 de gaz.

Production commercialisée de gaz naturel

En milliards de m3, en 2023, sur un total mondial de 4 059 milliards de m3. Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

en milliards de m3
États-Unis 1 035 Qatar 181 Malaisie 81
Russie 586 Australie 152 Turkménistan 76
Iran 252 Norvège 117 Indonésie 64
Chine 234 Arabie Saoudite 114 Égypte 57
Canada 190 Algérie 101 Émirats Arabes Unis 56

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy (les volumes de gaz sont donnés dans les conditions standards à 15°C et 1 atm)

En 2016, la production de gaz non conventionnel a atteint 817 milliards de m3, à 75 % aux États-Unis, 11 % au Canada, 8 % en Chine, 4 % en Australie. Le gaz de schiste représente 56 % de cette production, le gaz de houille 9 %. La production de gaz brut des États-Unis provient, en 2020, à 70,0 % de gaz de schiste, 16,6 % de forages gaziers, 11,4 % de forages pétroliers, 2,0 % de gaz de houille.

La production de l’Union européenne, en 2023, est de 34,4 milliards de m3.

En 2021, 44 % de la production canadienne est exportée vers les États-Unis.

93 % de la production russe provient des gisements du nord-ouest de la Sibérie : Urengoy, Yambourg et de ceux de la péninsule de Yamal : Bovanenkovo, Kharasaveyskoe, Novoportovskoe.

Carte des gisements de gaz naturel du Nord-Ouest de la Sibérie (document Gazprom)

 

Stockage

Le gaz naturel peut être stocké sous forme gazeuse dans divers réservoirs naturels, au nombre total, dans le monde, de 671, fin 2017, pour un volume stocké de 417 milliards de m3. Il s’agit de gisements de gaz ou de pétrole épuisés (80 % des stockages dans le monde, principalement aux États-Unis), de nappes aquifères (11 % des stockages dans le monde), de cavités salines (9 % des stockages dans le monde). Ce stockage permet de satisfaire la demande lors des pointes de celle-ci, en particulier l’hiver où la consommation moyenne est 7 fois celle d’été. Le gaz récupérable représente environ la moitié du volume du réservoir. Le taux de récupération peut être augmenté en utilisant un gaz coussin (diazote). La pression du gaz est comprise entre 40 et 270 bar.

Capacités de stockage, fin 2020. Monde, fin 2017 : 417 milliards de m3, Union européenne, fin 2017 : 104 milliards de m3.

en milliards de m3
États-Unis 139 Allemagne 28
Russie 91 Italie 24
Chine 37 Turquie 15
Ukraine 34 France 14
Canada 28 Autriche 13

Source : IGU, Rystad Energy

Dans l’Union européenne, fin 2018, il y a 156 sites de stockage, dont 73 anciens gisements, 57 cavités salines et 24 aquifères.

Réserves prouvées de gaz naturel

En milliers de milliards de m3, en 2020, sur un total mondial de 188 100 milliards de m3. Source : BP Statistical Review of World Energy

en milliards de m3
Russie 37 400 États-Unis 12 600 Émirats Arabes Unis 5 900
Iran 32 100 Chine 8 400 Nigeria 5 500
Qatar 24 700 Venezuela 6 300 Irak 3 500
Turkménistan 13 600 Arabie Saoudite 6 000 Australie 2 400

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

  • Les réserves de gaz naturel représentent 48,8 années de consommation au rythme actuel, 53,5 années pour le pétrole.
  • 40 % des réserves mondiales sont situées sous la mer (offshore), 70 % des réserves de l’Europe occidentale.
  • Les membres de l’OPEP contrôlent 47 % des réserves.
  • Les réserves dans l’Union européenne, en 2020, sont de 400 milliards de m3.
  • Près du tiers (3 000 milliards de m3) des réserves des États-Unis sont constituées de gaz non conventionnels : 600 milliards de m3 de gaz de houille, 900 milliards de m3 de gaz de schistes, 1 500 milliards de m3 de gaz de réservoirs compacts.
  • 64 % des réserves sont contrôlées par des sociétés étatiques, 36 % par des sociétés privées.

Liquéfaction

Une partie de la production de gaz naturel est liquéfiée (à – 163°C), transportée sous cette forme par des méthaniers puis regazéifiée à l’arrivée dans le pays utilisateur. Cela permet de réduire d’un facteur 600 le volume transporté. La première chaîne mondiale de transport de gaz naturel liquéfié (GNL) est celle qui achemine, en 1963, le gaz algérien de Hassi R’Mel à l’usine de liquéfaction d’Arzew puis le GNL en Angleterre à Canvey Island (jusqu’en 1985) et en France à Fos-sur-Mer où il est regazéifié et injecté dans le réseau de canalisation de gaz. Le gaz liquéfié contient au moins 90 % de méthane avec de l’éthane, du propane, du butane et moins de 1 % de diazote.

Principe de fonctionnement d’une usine de liquéfaction :

Le gaz est d’abord épuré avec l’élimination de CO2 (à moins de 50 ppmv), H2S (à moins de 3,5 ppmv), H2O (à moins de 1 ppmv), du mercure (à moins de 0,01 mg.m-3) et des essences naturelles contenues afin d’éviter les dépôts, colmatages (par les hydrates de méthane) ou corrosion (par le mercure) des échangeurs cryogéniques en alliage d’aluminium.

Il est ensuite liquéfié par des échangeurs (en alliage d’aluminium) de chaleur selon plusieurs cycles de refroidissement situés en cascade : par exemple, dans la 1ère unité d’Arzew :

  • Le premier cycle de condensation de propane à 37°C et 13 bar suivi de 3 détentes jusqu’à 1,2 bar abaisse la température à -37°C permettant :
    • de refroidir et condenser l’éthylène du 2ème cycle à -31°C sous 19 bar,
    • refroidir le méthane du 3ème cycle à -35°C,
    • de commencer le refroidissement du gaz naturel sous 40 bar, à -35°C et de condenser divers hydrocarbures.
  • Le 2ème cycle de 4 détentes d’éthylène permet de :
    • continuer le refroidissement du méthane du 3ème cycle à -96°C et d’atteindre sa condensation sous 30 bar,
    • de poursuivre le refroidissement du gaz naturel et de le condenser à -97°C sous 38 bar.
  • Le 3ème cycle de 3 détentes de méthane permet de refroidir le GNL jusqu’à -151°C sous 36 bar.
  • Le GNL est ensuite détendu jusqu’à 1,3 bar pour atteindre -163°C. Le diazote contenu est libéré ainsi que l’hélium.
  • Enfin le gaz est stocké dans des réservoirs cryogéniques avant chargement dans des méthaniers.

Les capacités, par unité, atteignent actuellement 16 000 m3 de GNL/jour. La liquéfaction auto-consomme en moyenne 12 % du gaz entrant.

Capacités mondiales de liquéfaction, fin avril 2023. Total : 478,4 millions de t/an.

en millions de t/an
États-Unis 88,1 Indonésie 25,5
Australie 87,6 Algérie 25,5
Qatar 77,1 Nigeria 22,2
Malaisie 32,0 Trinité-et-Tobago 14,8
Russie 29,1 Égypte 12,2

Source : IGU

Les capacités par site varient entre 1,1 et 22 milliards de m3/an de gaz et dans la monde il y a, début 2019, 33 usines en fonctionnement.

Les capacités de production de l’Algérie sont employées seulement à 41 %, celles de l’Égypte, à 12 %.

Des unités de liquéfaction, de faible capacité, de 0,5 à 3,6 millions de t/an, situées sur les lieux de production commencent à fonctionner, depuis 2017, en Malaisie, Australie et au Cameroun. Dénommées FPSO (Floating Production, Storage and Offloading) elles consistent, avec un même bâtiment, à extraire le gaz, à le liquéfier, à le stocker puis à le transférer dans un méthanier.

Méthaniers : sur un total, fin avril 2023, de 668 navires de 19 000 à 266 000 m3 de capacité de GNL (la capacité moyenne étant, en 2019, de 170 000 m3), deux types de technologies sont principalement employées. Les navires en opération ont été construits à 65 % en Corée du Sud et à 20 % au Japon.

  • A sphères autoporteuses (MRK) avec, fin avril 2023, 18,4 % des navires : les réservoirs sont indépendants de la structure du navire. Fabriqués par la société japonaise Moss-Rosenberg.
  • A double membrane en invar (alliage Fe-Ni à très faible coefficient de dilatation) ou en acier inoxydable et composite, isolée de la coque du navire dont elle épouse la forme, avec, fin avril 2023, 81,6 % des navires. Conçus en France par Gaztransport Technigaz (GTT, détenu à 40,41 % par Engie), selon cette technique mise au point par Gaz de France.

Le gaz d’évaporation provenant du GNL transporté sert de combustible pour la propulsion des méthaniers.

Terminaux méthanier : le GNL déchargé des méthaniers est stocké dans des réservoirs cryogéniques correspondant à la capacité des navires, puis réchauffé, par des échangeurs, en général à l’aide d’eau de mer et envoyé dans le réseau de canalisation des distributeurs de gaz. Le froid récupéré peut être utilisé, par exemple à Fos-sur-Mer, pour produire du diazote et du dioxygène liquide par séparation des gaz de l’air.

Capacités mondiales de regazéification, fin avril 2023. Total : 970,6 millions de t/an.

en millions de t/an
Japon 217,5 Inde 39,5
Corée du Sud 141,1 Royaume Uni 36,5
Chine 100,8 Brésil 28,6
Espagne 43,9 Turquie 25,3
États-Unis 41,4 France 24,7

Source : IGU

Dans le monde, en février 2021, il y a 133 usines de regazéification, dont 33 au Japon, 7 en Espagne, 4 en France.

Une nouvelle voie de regazéification commence à se développer. Ces unités de production, dénommées FSRU ( Floating Storage and Regasification Units), situées sur les lieux de consommation, sont des navires stationnaires qui chargent le GNL à partir de méthaniers, le stockent et le regazéifient en fonction des besoins. Des unités de ce type fonctionnent depuis 2005 et représentent, en 2019, 15 % de la regazéification du GNL.

Le coût de la liquéfaction se répartit, pour un transport entre le Moyen-Orient et l’Europe, entre la liquéfaction : 50 %, le transport : 35 % et la regazéification : 15 %.

Commerce international

En 2023, il a porté sur 12 262 milliards de m3 dont 677 milliards de m3 par gazoduc et 549 milliards de m3 liquéfié.

Par pays, sous formes gazeuses et liquides.

  • Principaux pays exportateur : les États-Unis (203 milliards de m3), devant la Russie (138 milliards de m3), le Qatar (127 milliards de m3), la Norvège (111 milliards de m3), l’Australie (107 milliards de m3), le Canada (79 milliards de m3), l’Algérie (53 milliards de m3).
  • 1er importateur mondial : la Chine (159 milliards de m3) devant le Japon (90 milliards de m3), l’Allemagne (93 milliards de m3), les États-Unis (79 milliards de m3), l’Italie (72 milliards de m3), la Corée du Sud (61 milliards de m3).

Sous forme gazeuse : 677 milliards de m3.

Le transport est effectué par gazoducs sous 68 à 120 bar (canalisations ayant jusqu’à 1,4 m de diamètre), 330 000 km aux États-Unis, 220 000 km en Russie, 90 000 km au Canada, 37 655 km en France.

Principaux pays exportateurs :

en milliards de m3
Norvège 111 Algérie 34
Russie 95 Azerbaïdjan 24
États-Unis 89 Qatar 19
Canada 79 Iran 14
Turkménistan 39 Birmanie 9

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Le gaz canadien exporté par gazoduc est destiné exclusivement aux États-Unis.

Principaux pays importateurs :

en milliards de m3
Allemagne, en 2022 93 Italie, en 2022 58
États-Unis 79 Belgique, en 2022 51
Chine 61 Royaume Uni, en 2022 36
Mexique 61 Canada 28

Sources : Energy Institute Statistical Review of World Energy et ITC

Sous forme liquide : 549 milliards de m3.

Principaux pays exportateurs :

en millions de t
États-Unis 114 Algérie 19
Qatar 108 Nigeria 17
Australie 107 Indonésie 16
Russie 43 Oman 15
Malaisie 36 Papouasie Nll Guinée 11

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Principaux pays importateurs :

en millions de t
Chine 98 Taipei chinois 27
Japon 90 Espagne 25
Corée du Sud 61 Royaume Uni 19
France 31 Thaïlande 16
Inde 31 Italie 16

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

La zone Pacifique représente les 2/3 les échanges mondiaux de GNL.

Dans l’Union européenne : en 2019, les importations sont réalisées à 81 % par gazoduc et 19 % par GNL. Le gaz importé provient à 46 % de Russie, 28 % de Norvège, 9 % d’Algérie, 8 % du Qatar, 4 % du Nigeria…

Producteurs

Productions mondiales, par sociétés, en 2020.

en milliards de m3
Gazprom (Russie) 454 Saudi Aramco (Arabie Saoudite) 93
NIOC (Iran) 251 Exxon Mobil 87
CNPC (Chine) 160 BP 82
Sonatrach (Algérie), en 2017 135 Shell 79
Qatar Petroleum, en 2018 120 TotalEnergies 75

Sources : rapports d’activité des sociétés

Le groupe d’état russe Gazprom contrôle 65,6 % de la production russe avec 138 gisements, exploite 176 800 km de gazoducs (4 fois le tour de la terre), 27 stockages souterrains. Il assure 10,9 % de la production mondiale et détient 15,6 % des réserves prouvées mondiales avec 17,5 milliards de m3. La production est assurée à 91,6 % par les gisements de l’Oural.

Situation française

Production de gaz commercialisé (épuré) : la fin de l’exploitation commerciale du gaz de Lacq a eu lieu le 14 octobre 2013. Il ne reste plus qu’une production destinée à alimenter les usines environnantes et en particulier, en sulfure d’hydrogène, l’usine Arkema. Le maximum de production avait été atteint en 1978 avec 7,9 milliards de m3. Au total, il aura été produit, en France, 300 milliards de m3 de gaz naturel.

Productions de sociétés françaises :

TotalEnergies : 4ème producteur mondial non étatique avec 69 856 milliards de m3. Productions principales, en 2022.

en millions de m3
Russie 22 379 Nigeria 4 476
Royaume Uni 6 471 Qatar 4 207
Norvège 5 313 États-Unis 3 587
Australie 4 621 Bolivie 2 305
Argentine 4 528 Thaïlande 2 067

Source : rapport d’activité

Les réserves du groupe TotalEnergies sont, fin 2020, de 997 milliards de m3.

TotalEnergies détient des participations dans des usines de liquéfaction de gaz : part de TotalEnergies avec une production totale, en 2020, de 17,6 millions de t de GNL.

en %
Yamal (Russie) 29,73 % Snøhvit (Norvège) 18,4 %
Nigeria 15 % Angola 13,6 %
Ichthys (Australie) 26 % Oman (LNG et Qalhat) 5,54 % et 2,04 %
Gladstone (Australie) 27,5 % Adgas (Abu Dhabi) 5 %
Qatar II 16,7 % Cameron (États-Unis) 16,6 %
Qatar I 10 % Idku (Égypte) 5 %

Sources : rapports d’activité

Au Yémen l’usine, détenue à 39,62 %, située à Bal Haf, actuellement arrêtée, est approvisionnée par le gaz du Champ Marib. Au Qatar les usines Qatar 1 et Qatar 2, implantées à Ras Laffan, sont exploitées par Qatargas. En Norvège, l’usine de liquéfaction de Snøhvit, est située dans l’île de Melkoya, la production est à l’arrêt depuis un incendie en septembre 2020. A Abou Dhabi l’usine est implantée sur l’île de Das.
L’usine située dans la péninsule de Yamal, en Russie, a débuté sa production en novembre 2017, la part de Total est de 29,73 % avec une capacité totale prévue de 16,5 millions de t/an.
En novembre 2017, Total a acquis la participation de 5 % de Engie dans l’usine égyptienne de liquéfaction d’Idku (4,8 milliards de m3/an achetés en totalité durant 20 ans).
L’usine de Ichthys, en Australie, avec une part de 26 %, et 8,4 millions de t/an a débuté sa production en 2018.
A commencer à produire, en mai 2019, avec une part de 16,6 % héritée d’Engie, sur projet Cameron, aux États-Unis, en Louisiane, de 13,5 millions de t/an.

TotalEnergies détient également des participations dans des usines de regazéification, avec une capacité de 28 milliards de m3, 25 % à Sabine Pass (États-Unis), 8,35 % à South Hook (Royaume Uni) d’une capacité de 21 milliards de m3 et 3,2 milliards de m3 à l’Isle of Grain. En France, les participations de 27,54 % du terminal de Fos Cavaou (13) et 9,99 % de celui de Dunkerque mis en service au cours de l’année 2016, on été vendues en 2018, celle de Fos Tonkin, fin 2020. Détient toujours en France des capacités de 4,2 milliards de m3 portée à 6,5 milliards de m3, en octobre 2021, à Montoir. Détient également des capacités de regazéification en Belgique, aux Pays Bas et en construction au Bénin, en Côte d’Ivoire.

Commerce extérieur :

Les importations, en 2021, sont de 474 TWh, dont 35 % liquéfié, en provenance de :

Norvège 31 % Nigeria 7 %
Russie 21 % Pays-Bas 7 %
Algérie 9 % Qatar 1 %

Source : Ministère de la transition écologique et solidarité, Direction générale de l’énergie et du climat (DGEC)

  • Le gaz de Russie, amené principalement par gazoduc, arrive en France à Obergalbach (57) près de Sarreguemines. En 2018, les arrivées ont été de 102,9 TWh. Une partie du gaz de Norvège, avec 98,2 TWh et celui des Pays-Bas avec 55,9 TWh livrés également par gazoduc arrivent à Taisnières-sur-Hon (59) près de Maubeuge. Le gaz des gisements norvégiens de Troll et Sleipner, en Mer du Nord, arrive à Dunkerque (59) avec 190,2 TWh et est dirigé vers le réservoir souterrain de Gournay-sous-Aronde près de Compiègne afin d’alimenter la région parisienne. L’approvisionnement par pipeline représente 80 % de la consommation.
  • Le gaz algérien liquéfié, provenant du gisement de Hassi R’Mel, transporté par méthanier est livré aux terminaux exploités par Elengy, filiale de Engie, à Fos-Tonkin (3 milliards de m3) et Montoir-de-Bretagne (10 milliards de m3), qui accueille aussi le gaz nigérian. En 2009, mise en service du terminal Fos Gavaou, 8,25 milliards de m3 de capacité, exploité à 70 % par Engie et 27,6 % par Total qui a depuis vendu sa part. A Dunkerque, un terminal méthanier, exploité par EDF, associé avec Fluxys (société belge) pour 25 % et avec Total pour 10 %, qui a depuis vendu sa part, de 13 milliards de m3, a commencé à fonctionner en 2016. Les approvisionnements, en 2018, ont été de 65,4 TWh à Fos-sur-Mer, 41,0 TWh à Montoir-de-Bretagne et 10,8 TWh à Dunkerque.

Les exportations, en 2021, sont de 59,8 TWh à destination, en 2018, de la Suisse pour 33,2 TWh et l’Espagne pour 31,3 TWh.

La facture gazière est, en 2022, de 46,7 milliards d’euros.

Transport et distribution :

  • Canalisations de gaz : 37 655 km de réseau de transport (dont 33 688 km pour GRTgaz détenu à 75 % par Engie et 5 107 km, situés dans le Sud-Ouest, pour Teréga, ex-TIGF), sous une pression généralement de 67,7 bar, 206 000 km de réseau de distribution. Les canalisations de transport sont en acier, 42 % de celles de distribution en polyéthylène.
  • 9 568 communes sont desservies par GRTgaz.

Stockages souterrains dans 16 sites :

  • Cavités salines ou ancien gisement de gaz naturel : 4 dans des couches de sel à Etrez (01), Tersanne (26), Hauterives (26) et Manosque (04) et 1 dans un ancien gisement de gaz naturel à Trois Fontaines (51). Ces sites sont exploités par Storengy. Dans le cas des couches de sel, les cavités de stockage ont été obtenues en dissolvant le sel (obtention de saumures utilisées pour produire Cl2 et NaOH). Les sommets des cavités (de 120 000 à 500 000 m3) sont situés entre 800 et 1 200 m de profondeur. Actuellement les sites de Hauterives et Trois Fontaines ne sont pas en activité.
  • Nappes aquifères : les autres sites de stockage (dont 2 dans le Sud-Ouest (Izaute (32) et Lussagnet (40)) opérés par Teréga (2,84 milliards de m3 utiles), les autres par Storengy, filiale de Engie, sont situés en nappe aquifère, à Cerville Velaine (54), Gournay-sur-Aronde (60), Germigny-sous-Coulombs (77), St-Clair-sur-Epte (95), Saint-Illiers (78), Beynes (78), Chémery (41), Soings-en-Sologne (41) et Céré-la-Ronde (37). Le gaz chasse l’eau de roches poreuses et perméables (sable…) situées sous un dôme imperméable. Le plus important site de stockage français et le deuxième européen est situé à Chémery (41) à 1100-1200 m de profondeur. Sa capacité est de 7 milliards de m3. Le volume total de gaz stocké souterrainement est de 25,8 milliards de m3 dont seulement 11 milliards utilisables. En une journée, le 6-02-1991, le réservoir de Chémery a débité 46,7 millions de m3 soit l’énergie qu’aurait dû produire, dans le même temps, 15 tranches nucléaires de 1 300 MW. Actuellement les sites de Soings-en-Sologne et de Saint Clair-sur-Epte ne sont pas en fonctionnement.

Le 23 octobre 2021, le volume utile stocké était de 122,2 TWh, à 74,5 % par Storengy et 25,5 % par Teréga.

Consommation, en 2022 : 463 TWh.

en TWh
Résidentiel 143 Tertiaire 78
Industrie 109 Usage non énergétique 14
Centrales thermiques à gaz 109 Transport 2

Source : Ministère de la transition écologique et solidarité, Direction générale de l’énergie et du climat (DGEC)

Utilisations

Consommation de gaz naturel

En milliards de m3, en 2023, sur un total mondial de 4 010 milliards de m3. Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

en milliards de m3
États-Unis 886 Mexique 98 Corée du Sud 60
Russie 453 Japon 92 Égypte 60
Chine 405 Allemagne 76 Italie 59
Iran 246 Émirats Arabes Unis Turquie 48
Canada 121 Royaume Uni 63 Thaïlande 47
Arabie Saoudite 114 Inde 63 Ouzbekistan 47

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

En 2023, la consommation de l’Union Européenne est de 319,5 milliards de m3.

En 2023, la consommation française est de 33,9 milliards de m3.

Secteurs d’utilisation :

États Unis
en 2018
UE en 2016 France en 2020 États-Unis
en 2018
UE en 2016 France en 2020
Chauffage résidentiel et tertiaire 29 % 39,6 % 49,4 % Production d’électricité 35 % 29,9 % 18,6 %
Industrie 34 % 22,5 % 26,9 % Matière première 3,5 % 2,8 %

Sources : Ministère de la transition écologique et solidarité, Direction générale de l’énergie et du climat (DGEC) et Eurogas

Record de consommation journalière française le 2 janvier 1997 : 2,4 TWh (210 millions de m3 de gaz) hors la consommation du Sud-Ouest alimenté par le gaz de Lacq.

Utilisations diverses :

  • Énergie : en 2020, le gaz naturel représente 16,8 % de la consommation d’énergie primaire en France, 24,5 % dans l’Union européenne, 24,7 % dans le monde, 34,1 % aux États-Unis. Le pouvoir calorifique du gaz naturel est de 10,7 à 12,8 kWh.m-3. C’est une énergie plus « propre » que le charbon ou le pétrole : pas de cendres, pas d’émission de SO2, peu de NOx (4 kg/tep) et moins de CO2 (2 290 kg/tep).
  • Production d’électricité par cogénération : lorsque le gaz naturel est utilisé pour produire de l’électricité, le rendement est au maximum de 55 %. La chaleur dissipée dans les gaz de combustion et pour la production de vapeur peut permettre de produire de l’eau chaude destinée au chauffage domestique ou industriel. Le rendement énergétique atteint ainsi près de 80 %. En France, des installations de cogénération fonctionnent, en particulier, en hiver, lors des jours de pointe de consommation d’énergie. L’électricité est alors vendue à EDF. En 2016, la capacité installée en France est de 10,9 GW. TotalEnergies, possède des capacités de production d’électricité, dans le monde, à partir de gaz naturel de 3 500 MW. En plus de 4 centrales en France et en Belgique, cette société exploite avec EdF et Texaco une unité de 250 MW sur le site de sa raffinerie de Gonfreville près du Havre. Fonctionnant initialement au gaz naturel, l’installation devrait ensuite utiliser du gaz de synthèse produit par gazéification de résidus lourds de raffinage. Solvay a mis en service une installation de 90 MW à Tavaux qui utilise outre du gaz naturel des gaz résiduels de son usine (méthane et dihydrogène). Engie exploite, depuis 2005, en partie l’installation DK6 de Dunkerque de 788 MW qui utilise également les gaz de haut fourneau de l’usine ArcelorMittal voisine. Une des plus importante centrale de cogénération, au monde, fonctionnant au gaz naturel est celle de Taweelah en Abu Dhabi (1 600 MW), dont TotalEnergies détient 20 %. Cette centrale permet outre la production d’électricité, le dessalement de l’eau de mer (385 000 m3/jour de capacité).
    Les centrales françaises de production d’électricité à l’aide gaz naturel, en 2020, avec une puissance totale de 6,7 GWe sont situées à Montoir (44), avec 435 GWe, Fos-sur-Mer (13), avec 425 et 486 GWe, Martigues (13), avec 930 GWe, Toul (54), avec 413 GWe, Blénod (54), avec 430 GWe, Saint-Avold (57), avec 860 GWe, Pont-sur-Sambre (59), avec 440 GWe, Dunkerque (59), avec 790 GWe, Gennevilliers (92), avec 210 GWe, Montereau (77), avec 370 GWe, Le Bayet (03), avec 410 GWe, Bouchain (59), avec 575 GWe.
    En 2020, en France, la production d’électricité à partir de gaz naturel a été de 33,2 TWh. Dans le monde, le gaz a été à l’origine de 23,4 % de la production d’électricité.

Principaux pays producteurs d’électricité à partir de gaz naturel, en 2023 : monde : 6 746 TWh, Union européenne : 452 TWh.

en TWh
États-Unis 1 938 Arabie Saoudite 265
Russie 528 Mexique 205
Iran 324 Égypte 179
Japon 321 Corée du Sud 167
Chine 298 Émirats Arabes Unis 119

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

  • Carburant : dans le monde, en 2013, près de 18 millions de véhicules fonctionnent à l’aide du gaz naturel, dont 3,3 millions en Iran, 2,8 millions au Pakistan, 2,2 millions en Argentine, 1,7 million au Brésil, 1,6 million en Chine, 1,5 million en Inde, 1,18 million dans l’Union européenne dont 902 800, en 2014, en Italie… Dans les années 60 ce carburant était couramment utilisé dans le Sud-Ouest de la France (35 000 véhicules). En France, mi-2020, fonctionnent ainsi 22 000 véhicules (fin 2015 sur un total de 13 755 véhicules il y avait 2 689 bus, 1 122 bennes à ordures ménagères, 275 poids lourds, 6 952 véhicules utilitaires légers (flotte des sociétés gazières) et 2 065 véhicules légers utilisent le gaz naturel avec une consommation, en 2011, de 1,2 TWh). 1 nouveau bus sur 3 circule à l’aide de gaz naturel. Le record de vitesse automobile (1000 km/h) est détenu par un véhicule utilisant du gaz naturel.
  • Matière première chimique : c’est la principale matière première utilisée pour produire du dihydrogène, lui-même utilisé pour fabriquer de l’ammoniac, du méthanol et de l’acide acétique. Le gaz naturel est utilisé dans plus des ¾ des capacités de production de NH3 et de méthanol dans le monde. Les pays producteurs de pétrole et de gaz naturel assurent plus des 3/4 de la production mondiale d’urée, plus de la moitié de celles du méthanol et de l’ammoniac.

Le méthane et l’effet de serre

Le méthane participe, comme le dioxyde de carbone et d’autres gaz, à l’effet de serre (voir le focus consacré à l’effet de serre). La teneur de l’atmosphère en méthane est, en 2018, de 1,869 ppmv, l’accroissement annuel est de 0,9 %, soit 44 millions de t.

Les émissions annuelles sont de l’ordre de 400 millions de t, en provenance principalement de la décomposition de matières organiques en milieu anaérobie. Origines des émissions :

en millions de t/an
Rizières 50 à 150 Feux de végétation 20 à 80
Zones humides naturelles 50 à 150 Déchets industriels et urbains 30 à 70
Digestion des animaux 65 à 90 Mines de charbon 10 à 50
Insectes (termites…) 10 à 30 Exploitation du gaz naturel 25 à 50

Par exemple, une vache libère, en moyenne, 200 g de méthane par jour.

La consommation du méthane émis est effectuée, en partie, par des bactéries et surtout par oxydation à l’air, avec production finale de dioxyde de carbone.

Le gaz naturel produit, lors de sa combustion dans un moteur, 23 % d’émission de CO2 de moins que l’essence. A énergie produite équivalente, le gaz naturel émet 20 à 25 % de moins de CO2 que le pétrole et 40 à 50 % de moins que le charbon.

Autres gaz de combustion

En France, le gaz naturel représente environ 80 % (compté en pouvoir énergétique) du gaz de combustion commercialisé. Divers autres gaz, riches en molécules combustibles sont utilisés.

Gaz manufacturé

Ou gaz à l’eau, gaz de synthèse, gaz d’éclairage, gaz de ville.

Origine : le premier gaz ainsi fabriqué, dès 1815, par distillation de la houille, était destiné à l’éclairage urbain. Supplanté pour cette utilisation par l’électricité, il a été utilisé comme gaz combustible. Puis la concurrence avec le gaz naturel a entraîné, en France, sa disparition. Gaz de France a exploité jusqu’à 546 usines à gaz de houille, la dernière (Belfort) ayant été fermée en mai 1971.

Le gaz manufacturé initialement fabriqué par distillation de la houille a été ensuite élaboré par reformage de produits pétroliers ou de gaz naturel. Actuellement le gaz de synthèse ainsi produit donne industriellement le dihydrogène (voir ce chapitre).

Composition et pouvoir calorifique : en moyenne.

  • Gaz de distillation de la houille : H2 : 48 % – CH4 : 36 % – CO : 8 % – CO2 : 5 %.
  • Gaz de synthèse : contient jusqu’à 70 % de H2 et 30 % de CO2.
  • PCS : 4,9 à 5,2 kWh/m3.

Utilisations : production industrielle du dihydrogène.

Gaz de pétrole liquéfié (GPL)

Il est constitué principalement de butane (C4H10) et/ou de propane (C3H8).

Composition et pouvoir calorifique :

  • Butane commercial : butane : 90 %, butylène et propane. PCS : 38,3 kWh/m3. 1 L de butane liquide libère 239 L de gaz (à 15°C, 1 bar).
  • Propane commercial : propane : 65 %, propylène : 30 %, éthane, butane. PCS : 27,3 kWh/m3. 1 L de propane liquide libère 311 L de gaz (à 15°C, 1 bar).

Le GPL utilisé, en France, comme carburant est un mélange généralement constitué de 50 % de propane et de 50 % de butane.

Origine : extraits de certains gaz naturels ou issus du raffinage du pétrole. En 2020, 60 % de la production mondiale provient du gaz naturel, 40 % du raffinage du pétrole brut (1 t de pétrole donne de 20 à 30 kg de GPL).

Production :

La production mondiale est, en 2021, de 329,4 millions de t. Les principaux pays producteurs sont en ordre décroissant : États-Unis, Chine, Arabie Saoudite, Russie, Émirats Arabes Unis.

Situation française :

La production française, en 2019, est de 1,431 million de tonnes, provenant des raffineries de pétrole.
Commerce extérieur, en 2021, avec une pureté > 90 %, hors produits destinés à être transformés chimiquement :

  • Exportations :
    • Butane : 416 153 t vers la Belgique à 34 %, la Tunisie à 23 %, le Maroc à 22 %.
    • Propane : 365 319 t vers l’Italie à 79 %, l’Espagne à 9 %.
  • Importations :
    • Butane : 1 124 033 t d’Algérie à 44 %, du Royaume Uni à 32 %, des États-Unis à 12 %, de Norvège à 9 %.
    • Propane : 1 662 177 t des États-Unis à 35 %, d’Algérie à 32 %, du Royaume Uni à 15 %, de Norvège à 5 %.

La distribution, en France, en 2020 est réalisée, en nombre d’unités :

  • dans des stations de vente de GPL carburant : 1 650,
  • à l’aide de camions citernes : 1 100,
  • à l’aide de wagons citernes : 410,
  • dans des citernes fixes : 800 000,
  • dans des bouteilles : 68 millions.

Distributeurs : en France, en 2020.

  • Antargaz : filiale du groupe américain UGI, dont la filiale Amerigas est leader américain du propane. Vente, en France de 900 000 t/an de GPL et de GPL carburant dans 700 stations-service.
  • Butagaz : filiale du groupe Shell France, a été vendu, en 2015, au groupe irlandais DCC Energy qui a vendu, en 2020, 2,3 millions de t. C’est le n°2 français avec 22 % de part de marché. 4,4 millions de clients pour le gaz en bouteille, 247 000 pour le gaz en citerne, 20 000 t de GPL carburant dans 320 stations.
  • Primagaz : filiale du groupe néerlandais SHV Energy, n°1 mondial de la distribution de GPL.
  • Vitogaz, filiale du groupe Rubis.

Utilisations : livrés, par les distributeurs, sous forme liquide en bouteilles ou en vrac. Dans certains cas, les clients sont alimentés à partir de réseaux de propane ou d’air propané ou butané comme en Corse. Utilisé par des particuliers ou des industriels comme gaz de combustion ou matière première chimique.

En 2020, en France, sur une consommation totale de 1 544 878 t, 383 565 t ont été livrées dans des bouteilles, 1 126 188 t dans des citernes, 112 816 t comme carburant et 52 099 t par des réseaux de distribution.

Consommations : en 2021, dans le monde : 316,9 millions de t, dans l’Union européenne, en 2014 : 26,3 millions de tonnes, en France, en 2019 : 1,66 million de t. Dans le monde, les principaux pays consommateurs sont, en 2021, en ordre décroissant : Chine, États-Unis, Inde, Arabie Saoudite, Japon.

Secteurs d’utilisation : en 2018.

Europe France Europe France
Résidentiel et tertiaire 19 % 56 % Carburant 28 % 10 %
Pétrochimie et raffinage 40 % Agriculture 2 % 20 %
Autres industries 11 % 14 %

Sources : Comité Français du Butane et du Propane et WLPGA

L’utilisation dans le secteur résidentiel-tertiaire (cuisson) est concentrée principalement en Espagne, France, Turquie et Italie. Dans le monde, près de 500 millions de ménages et un sur deux dans l’Union européenne utilisent les GPL. La chimie et le raffinage sont prépondérants au Benelux : le GPL est utilisé comme matière première pour la production d’éthylène, propylène, ammoniac, MTBE. En 2015, la consommation de la pétrochimie, en France, est de 2 035 000 t. Le secteur industriel, autre que la chimie, est important en Allemagne (25 % des utilisations) car la flamme de combustion des GPL peut être en contact direct avec les produits, en agroalimentaire, verrerie, céramique, métallurgie… Le secteur agricole est important en France, dans le chauffage de bâtiments d’élevages avicoles et porcins, de serres, le séchage des récoltes… Le propane est aussi utilisé comme carburant pour les chariots élévateurs : 110 000 t en France, en 2004.

Dans le monde, en 2021, 27,6 millions de véhicules utilisent le GPL, dont 15 millions en Europe. En Turquie 4,6 millions de véhicules, en Russie 3 millions, en Pologne 3 millions, en Corée du Sud 2,1 millions, en Italie 2,3 millions, en Ukraine 2,5 millions, en Thaïlande 1,1 million. Au Japon, 250 000 taxis de Tokyo utilisent le GPL. En France, 190 000 véhicules (0,73 % du parc automobile) emploient le GPL comme carburant et les ventes ont été de 51 000 t.

Gaz de mine (grisou)

Origine : se dégage spontanément dans des mines de charbon.

Composition et pouvoir calorifique : en moyenne.

  • CH4 : 60 % – N2 : 30 % – CO2 : 10 %.
  • PCS : 5,9 à 7 kWh/m3.

Production : la production française injectée dans le réseau de transport de gaz naturel est, en 2020, de 183 GWh.

Utilisations : capté, en France, par Gazonor (l’ancienne filiale des Charbonnages de France a été achetée, en 2016, par la Française de l’Energie (LFDE)), depuis 1993, dans des puits de mines désaffectés du bassin minier du Nord-Pas de Calais, à Avion (59) près de Lens. La production a été, en 2019, de 72,2 millions de m3 d’un gaz contenant 54 % de méthane. Les réserves prouvées et probables sont de 9,2 milliards de m3, dans les Hauts de France et de 2,144 milliards de m3 en Lorraine. Le gaz capté dans le Nord-Pas de Calais est utilisé pour produire de l’électricité avec une capacité de 12 MW ou injecté dans le réseau de distribution du gaz naturel. En 2019 a débuté une production en Belgique avec 5,5 millions de m3 et en 2021 devrait  débuter une production en Lorraine, à Lachambre.

Capté également, en Lorraine, par Elyo (Suez) et Dalkia (Veolia environnement) pour alimenter des chaufferies produisant de la chaleur destinée à chauffer des logements, à Forbach (57) et Freyming-Merlebach (57) (6 000 équivalents logements).

Gaz de cokerie

Origine : sous-produit de la cokéfaction de la houille dans les fours à coke des cokeries minières ou métallurgiques (voir le chapitre coke).

Composition et pouvoir calorifique : en moyenne.

  • H2 : 50 % – CH4 : 25 % – N2 : 9,5 % – CO : 9 % – CO2 : 3 %.
  • PCS : 4,9 kWh/m3.

Utilisations : principalement dans les industries sidérurgiques et chimiques.

Gaz de hauts fourneaux

Origine : sous-produit de l’élaboration de la fonte dans les hauts fourneaux.

Composition et pouvoir calorifique : en moyenne.

  • N2 : 50 % – CO : 27 % – CO2 : 11 % – H2 : 2 %.
  • PCS : 1 kWh/m3.

Utilisations : production d’électricité, industrie sidérurgique. La centrale de cogénération de Dunkerque fonctionne, en partie, à l’aide du gaz de haut fourneaux de l’usine ArcelorMittal.

Gaz de raffinerie

Origine : sous-produit du raffinage pétrolier.

Composition : contient principalement du méthane ainsi que du dihydrogène et de l’éthane.

Utilisations : industries chimiques et parachimiques.

Biogaz

Ou gaz de décharges.

Origine : fermentation des matières organiques (agricoles, ordures ménagères ou boues de traitement d’eau usées) à l’abri de l’air (méthanisation).

Composition et pouvoir calorifique : en moyenne. 1 t d’ordures ménagères donne 100 m3 de biogaz soit 550 à 650 kWh.

  • CH4 : 50 à 65 % – CO2 : 40 à 60 %, H2 : < 0,5 % – H2S : 200 à 2 500 ppm.
  • PCS : 5,5 à 6,5 kWh/m3.

Production :

Le biogaz peut être brûlé pour donner de l’électricité ou injecté dans le réseau de gaz naturel on parle alors de biométhane.

Dans l’Union européenne, en 2020, la production primaire d’énergie par le biogaz a été de 14 716 ktep à 80 % issue de la fermentation de déchets et de matières brutes végétales, 11,2 % de gaz de décharges, 7,8 % de boues de stations d’épuration. Les principales installations sont situées en Allemagne avec une production de 7 745 ktep, en Italie avec 2 018 kep et en France avec 1 134 ktep. La production d’électricité a été de 55 755 GWh dont 33 495 GWh en Allemagne, 8 166 GWh en Italie, 2 743 GWh en France et celle de chaleur de 1 001 ktep dont 422 ktep en Allemagne, 274 ktep en Italie, 76 ktep en France.

En France, fin 2021, il y avait 945 sites de production de biogaz (avec, en 2020, 608 d’installations agricoles, 169 de décharges, 107 d’industries agro-alimentaires, 76 de stations d’épuration, 15 d’ordures ménagères) et 365 sites de production de biométhane (avec, en 2021, 309 agricoles, 26 de boues de stations d’épuration, 17 de déchets, 13 d’industries). En France, au 31 décembre 2020, la capacité de production de biométhane est de 3,9 TWh/an. En 2021, 4,3 TWh ont été injectés dans le réseau de distribution de gaz naturel soit 0,92 % de la consommation de gaz naturel.

En France, depuis 1997, le gaz s’échappant des décharges doit être capté pour le valoriser, par exemple par cogénération, ou le brûler. Par exemple, la station d’épuration Seine Aval d’Achères (78) exploitée par le SIAAP, la plus importante d’Europe, traite journellement 1,7 million de m3 d’eaux usées. Les boues obtenues donnent par méthanisation 150 000 m3 de biogaz par jour contenant 65 % de CH4 utilisé pour fournir de l’électricité et de la chaleur représentant 60 % de l’énergie nécessaire au fonctionnement de l’usine.

Utilisations : le biogaz produit peut être valorisé pour produire de la chaleur et de l’électricité par cogénération ou, après épuration afin d’éliminer principalement le dioxyde de carbone, injecté dans le réseau de distribution du gaz naturel, il est alors appelé biométhane. En France, en 2019, le biogaz est utilisé pour produire de la chaleur à 46 %, de l’électricité à 38 % ou injecté dans le réseau de gaz naturel à 16 %.
Par exemple, le biogaz provenant, depuis août 1988, de la valorisation des ordures ménagères d’Amiens (155 000 personnes) est utilisé pour produire de la vapeur livrée à un industriel voisin. Ce biogaz a été aussi introduit dans le réseau de distribution de gaz naturel de GRTgaz. La matière organique résiduelle est utilisée par la viticulture champenoise et la culture de céréales. Une autre usine a démarré, en novembre 1991, à Tahiti pour traiter la totalité des déchets de l’île (90 000 t/an).

Bibliographie

Archives

Gaz naturel 2022

Gaz naturel 2019

Gaz naturel 2015

Gaz naturel 2014

Gaz naturel 2012

Gaz naturel 1996

Gaz naturel 1993

Pétrole

Données industrielles

Le pétrole représente, en 2021, 30,1 % de la consommation mondiale d’énergie primaire, 35,5 % dans l’Union européenne et 27,8 %, en France. De plus c’est la principale matière première de la chimie organique.

Origine

C’est un mélange de nombreux hydrocarbures provenant de la décomposition d’organismes marins vivant il y a plusieurs millions d’années. La composition du pétrole dépend du lieu d’où il est extrait : il y a actuellement une centaine de bruts différents sur le marché pétrolier. On distingue trois catégories d’hydrocarbures présents dans les fractions du pétrole brut distillant entre 20 et 200°C : les alcanes ou paraffines (18 à 65 %), les cycloalcanes ou naphtènes (25 à 90 %) et des composés aromatiques (jusqu’à 15 %). Il n’y a pas d’alcènes (oléfines) ni d’alcynes. D’autres éléments sont souvent présents dans le pétrole : le soufre, l’azote, des métaux. Il contient très peu d’oxygène. On nomme les pétroles en fonction de leur densité (d) par rapport à l’eau : légers si d < 0,8 et lourds si d > 1.

Productions

Les données statistiques ont été évaluées en prenant les équivalences suivantes : 1 baril = 159 litres = 0,14 t, 1 baril/jour = 49,8 t/an et 1 tep = 42 GigaJoules.

Production de pétrole brut

En millions de t, en 2023, sur un total de 4 508 millions de t. Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

en millions de tonnes de pétrole brut, en 2023
États-Unis 827 Chine 209
Russie 542 Brésil 184
Arabie Saoudite 532 Émirats Arabes Unis 176
Canada 278 Koweït 140
Iran 214 Mexique 102
Irak 213
Norvège 95
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Les États-Unis sont devenus, en 2017, les premiers producteurs mondiaux.

La production mondiale de pétrole brut est, en 2023, de 4 508 millions de tonnes, celle de l’OPEP, de 1 598 millions de t, celle de l’Union européenne, de 16,0 millions de tonnes.

La Norvège et le Royaume-Uni produisent près de 84 % du pétrole d’Europe (hors Russie) grâce aux gisements de la mer du Nord.

Principaux producteurs :

en millions de t
Saudi Aramco (Arabie Saoudite), en 2022
573 ExxonMobil (États-Unis), en 2022
82
Rosneft (Russie), en 2021
194 Petrobas (Brésil), en 2022
107
Iraq National Oil Co. (Irak), en 2020
202 BP* (Royaume Uni), en 2022
60
 CNPC (Chine), en 2021 179 Chevron (États-Unis), en 2022
72
Abu Dhabi National Oil Co. 166 Shell (Royaume Uni/Pays Bas), en 2022
73
National Iranian Oil Co. (Iran), en 2020
143 Petroleos Mexicanos (Mexique), en 2020
84
Kuwait Petroleum Corp. (Koweït), en 2020
130 TotalEnergies (France), en 2022
76

Sources : rapports des sociétés

* : BP détenait jusqu’en février 2022, date de l’agression russe en Ukraine, 19,75 % de la société russe Rosneft.

Les principaux producteurs sont des compagnies détenues par les États des principaux pays producteurs.

Commerce international : pour le pétrole brut, en 2023, il concerne 2 127 millions de t soit 47 % de la production.

Principaux pays exportateurs : en 2023.

en millions de t de pétrole brut
Arabie Saoudite 349 Irak 184
Russie 241 Émirats Arabes Unis 171
Canada 207 Koweït 81
États-Unis 185

Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Les exportations d’Arabie Saoudite sont principalement destinées à 25 % à la Chine, 15 % à l’Inde, 12 % à l’Europe, 10 % au Japon 5 % aux États-Unis.

Principaux pays importateurs : en 2022.

en millions de t de pétrole brut
Chine 508 Allemagne 86
États-Unis 359 Pays Bas 72
Inde, en 2021 214 Italie 61
Corée du Sud 138 Thaïlande 53
Japon 133 Royaume Uni 52

Source : ITC

Les importations chinoises proviennent principalement à 17 % d’Arabie Saoudite, 17 % de Russie, 11 % d’Irak, 8 % des Émirats Arabes Unis.

Réserves de pétrole

En milliards de t, en 2020, sur un total de 244,4 milliards de t. Source : BP Statistical Review of World Energy

en millions de t
Venezuela 48 000 Russie 14 800
Arabie Saoudite 40 900 Koweït 14 000
Canada 27 100 Émirats Arabes Unis 13 000
Iran 21 700 États-Unis 8 200
Irak 19 600 Libye 6 300
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Les réserves prouvées, fin 2020, sont, dans le monde de 244 400 millions de t, pour les pays de l’OPEP de 171 800 millions de t et pour ceux de l’Union européenne de 300 millions de t.

Les réserves prouvées au 31 décembre 2020 représentent 53,5 années d’exploitation (au rythme de 2020), mais les prospections pétrolières et l’évolution des techniques de forage permettent de découvrir de nouvelles réserves chaque année. Les réserves ultimes sont aujourd’hui estimées à  300 000 millions de t (ce qui représente 68 années d’exploitation au rythme actuel). Il est à  noter qu’en 1978, les réserves prouvées ne représentaient que 28 ans de production. Toutefois, les combustibles fossiles, dont le pétrole, étant consommés 100 000 fois plus vite qu’ils ne se forment, l’épuisement de cette ressource est inéluctable.

Les réserves du Canada sont principalement, avec 26,2 millions de t, sous forme de sables bitumineux. Celles du Venezuela sont en grande partie, avec 42,0 millions de t, constituées par le pétrole extra-lourd de la Ceinture de l’Orénoque.

Raffinage

Le raffinage a pour objet de séparer et d’améliorer les produits composant le pétrole de façon à  répondre à la demande en différents produits pétroliers à partir de bruts de compositions variables. En particulier, il est nécessaire de transformer des produits lourds en produits légers pour alimenter le marché des carburants.

 Distillation : elle est effectuée après le dégazage, qui a lieu sur les lieux d’extraction, et le dessalage qui permet d’éliminer l’eau salée émulsionnée dans le pétrole qui pourrait endommager les installations de raffinage en formant HCl. Une première distillation sous pression atmosphérique entre 70°C et 370 à 380°C, permet de recueillir différentes fractions :

  • à 70°C : une fraction légère dont on extrait par la suite du gaz (méthane, éthane, propane et butane) et une essence légère composée d’alcanes en C5 et C6,
  • entre 70°C et 220°C : deux fractions dites essence et naphta,
  • puis une fraction kérosène qui sera transformée en carburéacteur et en divers solvants,
  • une fraction gazole, destinée au carburant gazole et au fioul domestique,
  • à 370 ou 380°C : on récupère en fond de colonne les résidus dits « atmosphériques ».

Ces résidus distillés sous pression réduite entre 70°C et 350°C donnent :

  • à 70°C : le gazole lourd, destiné à être craqué pour donner des essences,
  • des fractions intermédiaires ou fiouls lourds destinées aux bateaux et aux usines électriques,
  • à 350°C : des résidus, dont on tire les bitumes.

Capacités mondiales de distillation : fin 2023. Monde : 5 154 millions de tonnes/an, Union européenne : 605 millions de tonnes/an.

en millions de tonnes/an
Chine 921 Arabie Saoudite 164
États-Unis 918 Japon 153
Russie 338 Iran 130
Inde 253 Brésil 114
Corée du Sud 167 Allemagne 103
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

La capacité de distillation est aussi appelée capacité de raffinage.
Dans l’Union européenne, en 2015, il y avait 77 raffineries en fonctionnement, elles étaient 101, en 2007.

Craquage : il consiste à casser les chaînes carbonées des hydrocarbures de la charge pour obtenir des produits plus légers. On distingue :

  • Le craquage catalytique des gazoles lourds qui a lieu à 480°C-500°C en présence d’un catalyseur (zéolithe, avec des substitutions cationiques de terres rares, maintenu au sein d’une matrice silice-alumine amorphe). Il permet d’obtenir de l’essence (40 à 60 % de la masse initiale) ayant un indice d’octane supérieur à 90, du gazole et des sous-produits dont un gaz riche en alcènes (propène, butène) que l’on distillera par la suite et du coke qu’il faut brûler car c’est un poison du catalyseur. Les principales réactions sont les suivantes :
Type de réaction Exemples
alcane = alcane + alcène C6H14 = C3H8 + C3H6
alcène = 2 alcènes C6H12 = C3H6 + C3H6

alkylaromatique = benzène + alcène

ΦC5H11 = ΦH + C5H10

alkylaromatique = arylalcène + alcane

ΦC5H11 = ΦC2H3 + C3H8

cycloalcane = 2 alcènes C8H16 = 2 C4H4
cycloalcane = cyclohexane + 2 alcènes C10H20 = C6H12 + 2 C2H4

L’apparition d’un carbocation comme intermédiaire réactionnel permet en outre un grand nombre d’isomérisations.

  • L’hydrocraquage des gazoles lourds qui a lieu à 350°C-450°C sous une pression de 100 à 200 bar de H2, en présence d’un catalyseur bifonctionnel (Pt ou Ni pour l’hydrogénation, zéolithe pour le craquage). Les produits intermédiaires étant hydrogénés au cours du craquage, on n’obtient pas d’alcène, de diène, de coke et moins d’aromatiques que dans la charge. On extrait une essence à faible indice d’octane, du kérosène, du gazole et du fioul domestique. Cette technique impose une désulfuration préalable de la charge pour éviter d’empoisonner le catalyseur d’hydrogénation.
  • La viscoréduction qui est un craquage thermique à 470°C-480°C permettant de réduire la viscosité des résidus de distillation. On obtient ainsi des fiouls lourds qui, après avoir été mélangés avec du gazole (pour réduire à  nouveau la viscosité), correspondront aux normes. Sans cette opération, la quantité de gazole à ajouter serait très importante.
  • La cokéfaction qui est un autre craquage thermique permettant d’obtenir du coke, des distillats liquides recyclables et du gaz de craquage. On favorise aujourd’hui la fabrication des distillats par rapport à celle du coke. Pour l’utilisation du coke de pétrole, voir le chapitre : carbone.

Reformage : il a pour but de transformer une coupe pétrolière à faible indice d’octane (naphta) en une essence à indice d’octane élevé. Pour cela, il est nécessaire d’isomériser des alcanes linéaires en alcanes ramifiés et d’augmenter la teneur en composés aromatiques par déshydrogénation des cycloalcanes ou déshydrocyclisation des alcanes. Cette opération est effectuée de façon catalytique et se rapproche beaucoup du reformage catalytique développé dans la pétrochimie en vue de produire des composés aromatiques et en particulier du benzène (voir ce chapitre).

Situation française

Production française :

En 2022, la France a produit 609 000 t de pétrole brut. La production est en baisse depuis qu’elle a atteint son maximum en 1988 avec 3,36 millions de t. Cette production est répartie entre le Bassin Parisien (61,2 %), l’Aquitaine (38,1 %) et l’Alsace (0,7 %). Les principaux exploitants sont Vermilion Rep (ex-Esso) et International Petroleum Corporation. Les gisements exploités par Vermilion, sont ceux de Parentis et Cazaux, en Aquitaine et Champotran et Chaunoy, dans le Bassin Parisien, à l’aide 301 puits et, en 2022, une production de 390 000 t.
La production de International Petroleum Corporation, société issue du groupe Lundin Energy a été, en 2022, avec 106 puits en production de 138 000 t.
Les réserves françaises sont, au 1er janvier 2023, de 10,8 millions de t.
Au total depuis les débuts de l’exploitation pétrolière, plus de 3 000 puits d’exploration et de production ont été forés.
La loi du 30 décembre 2017 met fin à la production française d’hydrocarbures en 2040.

Carte des titres miniers d’hydrocarbures au 1er juillet 2019.

Production du groupe TotalEnergies à l’étranger :

TotalEnergies est le cinquième groupe pétrolier privé mondial. L‘entreprise française mène des activités de recherche et de production dans 40 pays et produit du pétrole et du gaz dans 30 de ces pays.

La production de liquides (pétrole brut, bitumes, condensats et liquides de gaz naturel) du groupe TotalEnergies, en 2022, est de 75,9 millions de t dont, en millions de t : aux Émirats Arabes Unis : 15,6, en Angola : 7,7, en Norvège : 6,1, au Nigeria : 5,8, au Canada : 5,1, au Brésil : 5,1, au Qatar : 5,0, en Libye : 3,6, au Congo : 3,5, en Russie : 3,2, au Kazakhstan : 2,7, au Royaume Uni : 2,6, en Algérie : 1,6, en Australie : 1,5, à Oman : 1,3, aux États-Unis : 1,2, au Danemark : 1,2, au Gabon : 0,8, en Italie : 0,7

Importations françaises : de pétrole brut, en 2021, avec un total de 33,997 millions de tonnes, en provenance de :

en millions de t
Kazakhstan 4,514 Arabie Saoudite 2,617
Algérie 3,932 Irak 2,395
Nigeria 3,881 Norvège 2,339
Libye 3,371 Royaume Uni 1,146
Russie 2,995 Angola 0,404
Source : Ministère de la Transition Écologique, Bilan énergétique pour la France

La facture pétrolière d’achat de pétrole brut, représente, en 2022, 31,4 milliards d’euros.

La taxe intérieure de consommation sur les produits énergétiques – TICPE (en 2022, 0,69 euro/litre sur le supercarburant SP95-E10 et 0,61 euro/litre sur le gazole, avec une majoration éventuelle, selon les régions) a rapporté, en 2019, 31,9 milliards d’euros, taxe à laquelle il faut ajouter la TVA : 9 milliards d’euros.

Transport du pétrole brut :

La France importe son brut par pétroliers qui arrivent dans les terminaux pétroliers de Marseille-Fos (13), Le Havre-Antifer (76), Nantes-St Nazaire (44) et Dunkerque (59).

Le brut est ensuite acheminé vers les raffineries par oléoduc (ou pipeline), à la vitesse de 7 km/h, sous une pression de 70 bar. Au total le réseau a une longueur de 3 200 km. Il a transporté, en 2012, 22,4 millions de t de pétrole pour les besoins français. Ce réseau désert également la raffinerie de Cressier, en Suisse.

Les principaux oléoducs sont les suivants :

  •  Pipeline Sud Européen » (Total : 35,14 %, ExxonMobil : 22,00 %, SPITP : 15,74 %, Shell : 13,02 %, BP : 12,10 %, P66 : 2,00 %) : en 2015, 7,322 millions de t de brut ont été transportés. Sur les 3 pipelines posés, seul le premier est opérationnel dans sa partie sud en approvisionnant les dépôts de Saint-Quentin-Fallavier (69) et de Gennes (25) ainsi que les raffineries de Feyzin (69) et de Cressier, en Suisse.
  • Lavéra (13)-Fos (13)-Strasbourg (67)-Karlsrühe (Allemagne) : 782 km, 10 stations de pompage, diamètre : 86 cm, ouvert en 1962 et partiellement opérationnel.
  • Fos (13)-Feyzin (69) : 260 km, 2 stations de pompage, diamètre : 61 cm, ouvert en 1971 et actuellement inerté.
  • Fos (13)-Strasbourg (67) : 714 km, 7 stations de pompage, diamètre : 102 cm, ouvert en 1972 et actuellement inerté.
  • « Pipeline de l’Île de France » (Total France) : Le Havre (76)-Grandpuits (77) : 260 km, 5 stations de pompage, diamètre : 58 cm, ouvert en 1968 : 4,293 millions de t en 2015.

Stockage :

La France possède des stocks stratégiques qui, par un accord international, doivent correspondre, au moins, à 90 jours des importations de l’année précédente. En 2017, la capacité de stockage de produits pétroliers (brut et produits finis) s’élève à 46 millions de m3 dont 14,4 millions de m3 dans les raffineries et leurs dépôts annexes et 9,2 millions de m3 dans les dépôts souterrains de Manosque.

Capacités françaises de distillation : en 2022, par opérateur, et localisation des raffineries sur un total de 58,6 millions de tonnes par an.

en milliers de tonnes par an
Opérateur Capacité Localisation
TotalEnergies 29 050
Gonfreville (76), Donges (44), Feyzin (69)
Esso SAF 18 900 Port-Jérôme – Gravenchon (76), Fos-sur-mer (13)
Petroineos 9 900 Lavéra (13)
SARA 788 Le Lamentin (Martinique)
Source : Commissariat général au développement durable, Service de l’observation et des statistiques
  • En 1973, le nombre de raffineries était de 24. En 2005, BP a vendu la raffinerie de Lavera à Ineos. Le 1er avril 2008, Shell, a vendu la raffinerie de Berre (6,3 Mt), fermée en 2015, à LyondellBasell et celle de Petit-Couronne (7,4 Mt), fermée depuis, à Petroplus. Fin 2016, la raffinerie de Provence à La Mède a cessé de distiller du pétrole brut et a été convertie à la production de biocarburants.
  • En 2021, la production de produits raffinés a été de 36,8 millions de t de produits finis.
  • En 2021, les importations de produits raffinés ont été de 46,5 millions de t, les exportations, de 13,2 millions de t.
  • En 2021 la raffinerie de Grandpuits a été arrêtée et transformée en production de biocarburants, de bioplastiques et de recyclage de plastiques.
  • En avril 2024, ExxonMobil a annoncé la vente de sa raffinerie de Fos-sur-Mer.

Procédés utilisés, en 2017, en France :

en milliers de t/an de capacités
Distillation atmosphérique 62 800
Reformage catalytique 6 898
Désulfuration des gazoles 32 047
Viscoréduction et craquage thermique 6 059
Craquage catalytique 11 862
Hydrocraquage 4 927
Alkylation des bases essences 1 138
Isomérisation des bases essences 2 514
Source : Commissariat général au développement durable, Service de l’observation et des statistiques

Production de produits raffinés dérivés du pétrole, en France, en 2021, sur un total de 36,0 millions de tonnes.

en millions de tonnes
Gazole 13,5 Fioul domestique 2,0
Supercarburant 7,7 Kérosène 1,1
Usages non énergétiques (naphta, bitumes, lubrifiants) 5,7 GPL 1,1
Fiouls lourds 3,9 Autres (coke de pétrole…) 1,0

Source : Ministère de la Transition Écologique, Bilan énergétique pour la France

Utilisations

Consommations : en 2023. Monde : 4 530 millions de tonnes, Union européenne : 49 4millions de tonnes.

en millions de tonnes
États-Unis 816 Corée du Sud 121
Chine 768 Brésil 118
Inde 249
Canada 100
Arabie Saoudite 172 Allemagne 92
Russie 165 Mexique 90
Japon 151 Iran 80
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy
La consommation française de 63,5 millions de t, en 2023, avait atteint un maximum, en 1973, avec 121,5 millions de t.
Secteurs d’utilisation : répartition, en France, en 2021.
Transports 61,4 % Agriculture, pêche 5,0 %
Résidentiel – tertiaire 10,1 % Industrie, hors chimie 3,8 %
Usages non énergétiques (chimie) 17,6 % Centrales thermiques 2,1 %
Source : Commissariat général au développement durable, Service de l’observation et des statistiques
  • En 1973, en France, avant le développement de la production nucléaire d’électricité, la part des transports était de 27 %. En 2016, la consommation dans les transports est réalisée à 83 % par le transport routier, 15 % par l’aviation, 2 % par le ferroviaire.
  • En 2018, en France, les transports ont consommé 45,3 millions de t d’équivalent pétrole à 90 % sous forme de pétrole, 7,5 % de biocarburants, 2 % d’électricité, 0,2 % de gaz naturel.
  • Le pétrole représente, en 2018, 9,2 % de la consommation d’énergie de l’industrie française, cette part était de 50 %, en 1973.

Consommation de produits pétroliers, en France, en 2021, sur un total de 67,9 millions de tonnes.

en millions de t
Gazole routier 31,1 GPL 3,9
Fioul domestique et autres 10,8 Coke de pétrole et autres 1,8
Supercarburants routiers 9,0 Jet kérosène 1,6
Naphta, bitumes, lubrifiants 8,5 Fiouls lourds 1,1

Les carburants automobiles

Sont concernés : l’essence, le gazole et les biocarburants. Le gaz de pétrole liquéfié (GPL) et le gaz naturel sont traités dans le chapitre gaz naturel.

Indice d’octane : définitions.

Déterminé en laboratoire, dans un moteur expérimental, il mesure la résistance des carburants à l’auto-allumage et caractérise donc les propriétés antidétonantes des essences. Il est gradué sur une échelle de référence établie par rapport à un mélange, en proportions variables, de 2 hydrocarbures pris comme étalons : 0 pour l’heptane linéaire, 100 pour le 2,2,4-triméthylpentane (ou isooctane). On distingue l’indice IOR (Indice d’Octane Recherche, en anglais RON) mesuré dans des conditions de faible vitesse et en accélération, de l’indice IOM (Indice d’Octane Moteur, en anglais MON) mesuré à grande vitesse. En général, les indices sont donnés en IOR (RON). Les essences n’ont pas, en général, un indice d’octane suffisant, il faut ajouter des additifs. Toutefois, les producteurs de carburants utilisent, de plus en plus, des techniques de raffinage (reformage catalytique, alkylation, isomérisation) qui permettent d’élever l’indice d’octane.

L’essence « plombée » ou super ARS (Anti Récession de Soupapes) :

De 1920 à 1975, les additifs utilisés ont été exclusivement des composés du plomb : plomb tétraméthyle et surtout plomb tétraéthyle (Pb(CH3CH2)4), à des teneurs, en constante diminution, de 0,6 à 0,1 g/litre d’essence. Le plomb présente l’inconvénient d’être un poison pour les catalyseurs à base de platine utilisés dans les pots d’échappement pour diminuer la pollution par les gaz d’échappement des véhicules automobiles.

L’ARS (qui s’est substitué au supercarburant plombé) est progressivement retiré de la vente. Ce carburant est essentiellement dédié aux voitures de collection sous forme d’une fiole d’additifs que l’automobiliste se procure en station-service et ajoute au supercarburant sans plomb 98.

Dans le monde occidental, la consommation de plomb dans ce secteur a atteint son maximum en 1972 : 370 000 t. En 1988, elle était de 96 000 t et est nulle de nos jours.

L’essence sans plomb :

Le super sans plomb a totalement supplanté le super avec plomb.

Les additifs utilisés peuvent être synthétisés à partir de produits chimiques de base : c’est le cas du MTBE, additif le plus employé, ou obtenus à partir de produits agricoles, on parle alors de biocarburants. Le processus de distillation du pétrole et sa transformation en essence, induit la présence de benzène à des teneurs supérieures à 2 %. Mais à cause de sa forte toxicité (voir le chapitre « benzène, toluène, xylènes« ) sa teneur est légalement limitée à 5 %. Depuis 2000, une étape d’extraction du benzène par distillation permet de ramener sa teneur en dessous de 1 %.

MTBE (méthyltertiobutyléther : C4H9-O-CH3) : il est produit par synthèse à partir d’isobutylène et de méthanol. Son indice RON est de 118 et sa teneur dans l’essence peut atteindre 10 % (un ajout de 10 % dans l’essence permet d’augmenter l’indice d’octane de 2 à 2,6 points). Le MTBE peut être remplacé par de l’éthanol.

Le gazole :

Les gazoles commercialisés sont le résultat d’un mélange d’hydrocarbures d’origine pétrolière, de molécules de synthèse (additifs) et éventuellement de composés oxygénés organiques. Ils sont destinés à l’alimentation des moteurs thermiques à allumage par compression. Leur consommation a été, en France, en constante augmentation jusqu’en 2014 au détriment des supercarburants (il représentait 49 % des immatriculations en 2000 et 70,8 % en 2010). Toutefois, depuis 2014, on assiste à un renversement de situation, avec, en 2022, 16 % des nouvelles immatriculations de voitures particulières.

La France a consommé en 2021, 31,1 millions de t de gazole routier.

Marché français des carburants :

Depuis 1980, le nombre de stations-service (16 000 en 2 000) est en baisse constante du fait de la restructuration des réseaux traditionnels. A partir de cette même date, la part des grandes et moyennes surfaces (GMS) dans le réseau de distribution est en augmentation. En 2022, sur les 11 039 stations-services françaises, les pétroliers et indépendants en gèrent 40 %, les GMS, 60 %.

En 2022, sur une consommation totale de 49,29 millions de m3, hors GPL, le gazole représente 73,5 %, le SP95-E10 : 15 %, le super sans plomb 95 : 5 %, le super sans plomb 98 : 5 %, le carburant E85 (supercarburant contenant de 65 à 85 % d’éthanol) : 2 %, le B30 : 0,08 %.

Les biocarburants : ils sont ajoutés, en proportions variables, à l’essence ou au gazole et peuvent être utilisés purs après adaptation du moteur. En 2020, ils représentent, dans l’Union européenne, une consommation de 15,8 millions de t équivalent pétrole (Mtep) dont 2,9 Mtep, en France. Afin d’éviter d’utiliser des produits utiles à l’alimentation, la production de biocarburants de deuxième génération, à partir de déchets lignocellulosiques (pailles de céréales, tiges, rafles de maïs, branches…) commence à se développer. En France, en 2020, le biodiesel représente 73,3 % de la consommation de biocarburants, le biocarburant destiné à la filière essence, 26,7 %.

Production de biocarburants, en 2023 : monde : 4 627,6 pétajoules, Union européenne : 658,4 pétajoules.

en pétajoules
États-Unis 1 795,1 Inde 109,0
Brésil 1 015,6 Thaïlande 88,0
Indonésie 433,0 Pays Bas 83,0
Chine 174,6 France 76,1
Allemagne 159,9 Espagne 62,5
Source : Energy Institute Statistical Review of World Energy

Consommation de biocarburants destiné aux transports dans l’Union européenne, en 2020. Total : 15,779 millions de tep.

en milliers de tep
Allemagne 3 346 Pologne 954
France 2 633 Belgique 666
Espagne 1 546 Pays Bas 562
Italie 1 347 Autriche 519
Suède 1 172 Roumanie 412

Source : Eurobserv’ER

Biocarburants destinés à la filière gazole : on distingue les esters méthyliques d’acides gras (EMAG) qui représentent, en 2020, en France, 87,5 % des incorporations dans le gazole, avec 2 607 millions de litres, des biogazoles de synthèse qui sont obtenus par co-traitement dans des raffineries ou dans des bioraffineries par hydrogénation principalement d’huiles végétales (HVHTG) ou aussi de graisses animales et qui représentent 12,5 % des incorporations dans le gazole, avec 371 millions de litres. Ces biocarburants représentent, en France, en 2020, 7,88 % du volume du gazole mis à la disposition des consommateurs et 7,30 % de la quantité d’énergie.

Les esters méthyliques d’acides gras (EMAG) sont principalement issus d’huiles végétales (EMHV), avec 2 482 millions de L, mais aussi d’huiles alimentaires usagées (EMHU), avec 105 millions de L, d’huiles animales (EMHA), avec 15 millions de L ou de déchets avec 5,2 millions de L. Les EMHV sont obtenu par transestérification à partir d’huile de colza ou de tournesol et de méthanol. 0,9 t d’huile et 0,1 t de méthanol donnent 0,9 t d’ester et 0,1 t de glycérol (voir le chapitre glycérol). Un hectare donne 3 t de colza, 1,27 t d’huile et 1,17 t d’ester. En France, en 2020, les EMHV représentent 83,3 % des biocarburants incorporés dans le gazole, les EMHU 3,5 %, les EMHA 0,5 %. En 2020, les biocarburants incorporés en France dans le gazole proviennent à 64 % d’huile de colza, 23 % d’huile de soja, 2 % d’huile de tournesol, 7 % d’huiles alimentaires usagées, 4 % de graisses animales. Jusqu’en 2019, les biocarburants HVHTG étaient principalement, à 95 %, obtenus à partir d’huile de palme indonésienne. Depuis l’interdiction, en 2020, de l’emploi de cette huile elle a été remplacée par des huiles alimentaires usagées, des graisses animales, des huiles de colza, soja ou tournesol.

En 2020, la consommation mondiale est de 33,964 millions de t équivalent pétrole dont 5,179 millions de t aux États-Unis, 4,731 millions de t au Brésil.

Consommation de biodiesel destiné aux transports dans l’Union européenne, en 2020. Total : 13,012 millions de tep.

en milliers de tep
Allemagne 2 568 Pologne 864
France 2 078 Belgique 569
Espagne 1 448 Autriche 469
Italie 1 245 Roumanie 314
Suède 995 République tchèque 309

Source : Eurobserv’ER

Il est appelé Diester, en France. En France, en 2017, la capacité de production est de 2,080 millions de t/an. Le diester est produit principalement par le groupe Avril, avec une production, en 2018, de 1,4 million de t, en France et 424 000 t à l’international. En France, la production est réalisée à Grand Couronne (76), Venette (60), Sète (34), Le Mériot (10), Montoir (44), Bordeaux (33). L’usine de Boussens (31) du groupe Cognis travaille à façon 30 000 t/an pour Avril. Il entre jusqu’à 7,7 % dans le gazole des moteurs diesel des véhicules particuliers et peut atteindre 30 % dans les véhicules de flotte captive. En Allemagne, l’utilisation d’huile pure est légale.

Biocarburants destinés à la filière essence : ce sont, pour la France, en 2020, à 70 % de l’éthanol (C2H5OH), avec 758 millions de litres, à 26 % de l’éthyltertiobutyléther (ETBE – C4H9-O-C2H5), avec 278 millions de litres et à 4 % des huiles végétales hydrotraitées (HVHTE), avec 49 millions de litres. Ces biocarburants représentent, en 2020, en France, 11,2 % du volume de l’essence mise à la disposition des consommateurs et 7,83 % de la quantité d’énergie. Les matières premières employées sont les suivantes : le maïs à 39,0 %, le blé à 26,8 %, les betteraves à 12,2 %, les résidus viniques à 5,4 %, les graisses animales à 1,73 %, l’orge à 1,5 %, le colza à 1,0 %, le tournesol à 0,14 %, la canne à sucre à 0,95 %.

L’éthanol est produit principalement par fermentation de sucres (1 t de sucre donne 0,51 t d’éthanol et 0,49 t de CO2) extraits de produits agricoles (betterave, canne à  sucre, maïs, blé…). En moyenne, un hectare de betterave donne 96 hL de bioéthanol/an soit 5,06 tep/an et un hectare de céréales donne 30 hL de bioéthanol/an. Il doit être totalement déshydraté et son coût est élevé (il faut 0,9 tep d’énergie pour produire 1 tep d’éthanol), son indice RON est de 120. Toutefois des pays l’utilisent à grande échelle.

Production d’éthanol, en 2020. Monde : 1 178 millions d’hL, Union européenne : 67,7 millions d’hL.

en millions d’hL
États-Unis 544 France 17
Brésil 356 Thaïlande 17
Chine 92 Allemagne 11
Inde 37,5 Argentine 10
Canada 19 Russie 6
Source : RFA

Production d’éthanol destiné aux carburants, dans l’Union européenne, en 2020 sur un total de 2,446 millions de t équivalent pétrole.

en milliers de tep
Allemagne 702 Belgique 97
France 555 Finlande 93
Pays Bas 226 Pologne 90
Espagne 98 Suède 67
Roumanie 98 République tchèque 65

Source : ObservER

Dans l’Union européenne, en 2020, la production totale d’éthanol a été de 67,7 millions d’hL, dont 16,9 en France, 10,9 en Allemagne, 6,5 en Hongrie, 5,2 en Espagne, 4,25 en Pologne, 2,8 en Suède, 2,15 en Autriche, 1,14 en Italie…

Au Brésil, l’éthanol est produit essentiellement à partir de canne à sucre, aux États-Unis, à partir de maïs.

En France, en 2020-21, la production d’éthanol a été de 17,2 millions d’hectolitres (en 2019-20, à 49 % à partir de betterave sucrière, 47,5 % à partir de céréales (blé et maïs), 3,5 % à partir de raisins). Sur ce volume, 10,5 millions d’hectolitres ont été destinés à un usage de carburant. Pour cet usage, l’éthanol est en partie transformé en ETBE (voir ci-dessous). Toutefois se développe l’introduction directe d’éthanol dans l’essence avec une teneur qui, en France, réglementairement peut atteindre 7 %. Il peut être consommé pur ou à 85 % dans l’essence (superéthanol E85) avec des moteurs adaptés. Les ventes de superéthanol E85, ont été, en 2020, de 351,8 millions de litres, dans 2 305 stations, en janvier 2021.

Les principaux producteurs de bioéthanol français sont les suivants : Tereos avec des distilleries à Origny (02), Lillebonne (76), Nesle (02), Bucy (02), Morains (51), Artenay (45) et Lillers (62), Cristal Union à Bazancourt (51), Buchères (10),  Ay (51) et Arcis-sur-Aube (10), Roquette à Beinheim (68), Vertex Bioenergy à Lacq (65), Sensient à Strasbourg (67), Sica Vallée du Loing à Souppes-sur-Loing (77).

Les utilisations ont été de 70,6 % dans les carburants, 15,5 % dans l’alimentation, 9,1 % dans l’industrie.

ETBE (éthyltertiobutyléther : C4H9-O-C2H5) : c’est un composé de nature proche du MTBE, le méthanol étant remplacé par l’éthanol. Son indice RON est de 118 et, en France, sa teneur dans l’essence peut atteindre 15 %. Les capacités de production, en Europe, sont de 5,7 millions de t/an à 50 % à partir de bioéthanol. En France, fabrication par LyondellBasell (n°1 mondial, 3 millions de t/an de capacités de production) à Fos-sur-Mer (750 000 t/an) et par TotalEnergies (235 000 t/an), à  Gonfreville l’Orcher (76), Feyzin (69) et Mardyck (59). En France, en 2015, la production a été de 107 000 t. La consommation française d’éthanol destiné à élaborer de l’ETBE a été de 3,1 millions d’hL, en 2013.

Bibliographie

Archives

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Effet de serre

Données

Principe

La moitié environ de l’énergie solaire reçue (340 W/m2) est absorbée par la terre. Le sol de la terre (chauffé par le soleil) réémet un rayonnement dans l’infrarouge (de 4 à 30 µm de longueur d’onde). Le CO2 (comme d’autres gaz : vapeur d’eau, CH4…) possède une bande d’absorption dans ce domaine de longueur d’onde (de 15 à 18 µm pour CO2). La présence de CO2 (et des autres gaz) permet le chauffage, par le sol, des basses couches de l’atmosphère (la troposphère : en dessous de 10 km en moyenne). La température moyenne au sol est de +15°C alors qu’elle ne serait que de -18°C, sans les gaz à effet de serre. L’effet de serre est donc un phénomène indispensable à la vie sur Terre, toutefois l’augmentation de la teneur, dans l’atmosphère, des gaz à effet de serre, se traduit par une élévation moyenne des températures à la surface du globe avec des conséquences climatiques importantes.

Émissions des gaz à effet de serre

Afin de prendre en compte l’effet sur le réchauffement climatique de l’ensemble des gaz à effet de serre, un indicateur, le potentiel de réchauffement global (PRG) est utilisé. Six gaz inclus dans le protocole de Kyoto sont pris en compte : CO2 (dioxyde de carbone), CH4 (méthane), N2O (protoxyde d’azote), HFC (hydrofluorocarbures), PFC (perfluorocarbures, par exemple CF4 et C2F6), SF6 (hexafluorure de soufre) et depuis 2013, NF3 (trifluorure d’azote). La vapeur d’eau, non prise en compte, a un effet 2 fois plus important que le dioxyde de carbone mais sa teneur dans l’atmosphère, comprise entre 0,4 et 4 %, dépend peu des activités humaines.

Cet indicateur est exprimé en équivalent CO2, le coefficient 1 étant attribué à celui-ci.

CO2 1 PFC 9 069 en moyenne en 2013
CH4 28 SF6 23 500
N2O 265 NF3 16 100
HFC 2 093 en moyenne en 2013

Source : Citepa, à l’horizon de 100 ans

Contribution des différents gaz à effet de serre

En France, en 2019, en équivalent CO2, les émissions ont été de 436 millions de t, elles étaient de 553 millions de t, en 1991. Elles contribuent au potentiel de réchauffement global de la façon suivante :

CO2 74,8 % PFC 0,1 %
CH4 12,8 % SF6 0,1 %
N2O 8,9 % NF3 0,002 %
HFC 3,2 %

Source : Citepa, inventaire CCNUCC, périmètre Kyoto, hors UTCATF

  • Les émissions de CO2 ont été, en 2019, de 327 millions de t (le maximum a été de 485 millions de t en 1973). Sa teneur dans l’atmosphère est, en avril 2021, de 419 ppmv (elle était de 280 ppmv en 1750). Il provient, en 2019, à 40 % du transport routier, 24 % des combustions dans les industries manufacturières et la construction, 20 % des combustions dans le résidentiel, tertiaire et agriculture, 13 % des combustions dans la transformation d’énergie, 3 % de l’agriculture.
  • Les émissions de CH4 ont été, en 2019, de 2,239 millions de t (le maximum a été de 2,856 millions de t en 1995) soit 56 millions de t en équivalent CO2. Sa teneur dans l’atmosphère est, en 2019, de 1,877 ppmv (elle était de 0,722 ppmv en 1750). Il provient, en 2019, à 67 % des élevages, 25 % du stockage des déchets non dangereux, 6 % des combustions dans le résidentiel, tertiaire, 2 % de la transformation de l’énergie.
    • Une vache laitière produit par an, 3 t d’équivalent CO2 du fait de la fermentation entérique.
    • Un porc produit par an 0,5 t d’équivalent CO2 du fait de ses déjections.
  • Les émissions de N2O ont été de 130 000 t (le maximum a été de 238 000 t en 1997) soit 39 millions de t en équivalent CO2. Sa teneur dans l’atmosphère est, en 2017, de 0,3299 ppmv (elle était de 0,270 ppmv en 1750). Il provient, en 2019, à 89 % de l’agriculture, 4 % de l’industrie manufacturière, 3 % des transports, 2 % des combustions dans le résidentiel, tertiaire, 1 % de la production d’énergie, 1 % des déchets.
  • Les émissions de HFC ont été de 6 963 t soit 14,2 millions de t d’équivalent CO2 (en augmentation constante, le minimum avait été de 1,858 million de t d’équivalent CO2, en 1995) provenant à 55 % du résidentiel et du tertiaire, 25 % des industries manufacturières, 20 % du transport. Le HFC-134a remplace depuis 1993, les CFC interdits par le Protocole de Montréal. Ils remplacent depuis 2003 les HCFC interdits dans l’expansion des mousses de polystyrène extrudé et de polyuréthane.
  • Les émissions de PFC ont été de 69 t soit 600 000 t d’équivalent CO2 (le maximum a été de 5,202 millions de t éq CO2 en 1990), provenant à 97 % de l’industrie manufacturière dont 15 % pour les procédés de l’industrie de l’électronique, 16 % pour les procédés de l’industrie métallurgique (métallurgie de l’aluminium, fabrication de l’acide trifluoroacétique, fabrication de semi-conducteurs) et à 3 % du résidentiel et tertiaire.
  • Les émissions de SF6 ont été de 17 t soit 400 000 t d’équivalent CO2 (le maximum a été de 2,752 millions de t éq CO2 en 1998), provenant à 48 % de l’industrie manufacturière, 45 % de la production d’énergie, 7 % du résidentiel et tertiaire.
  • Les émissions de NF3 ont été de 0,6 t soit 10 000 t d’équivalent CO2 (le maximum a été de 46 000 t éq CO2 en 2008), provenant totalement de l’industrie manufacturière et plus précisément des procédés de l’industrie des semi-conducteurs.

Dans l’Union européenne à 27, en 2019, les émissions, en équivalent CO2, hors UTCF, ont été de 3 494 millions de t avec la répartition suivante :

en %
CO2 82,1 N2O 5,7
CH4 10,0 Gaz fluorés 2,2

Source : Agence Européenne pour l’environnement

Par pays, en 2019, sur un total de 3 494 millions de t équivalent CO2 :

en millions de t équivalent CO2
en millions de t en millions de t
Allemagne 823 Pays Bas 197
France 424 République tchèque 138
Italie 389 Belgique 121
Pologne 379 Grèce 86
Espagne 296 Roumanie 84

Source : Agence Européenne pour l’environnement

Dans quelques autres pays :

  • Aux États-Unis, en 2019, les émissions ont été de 6 558 millions de t équivalent CO2 dont à 80 % par CO2, 10 % CH4, 7 % N2O, 3 % pour les gaz fluorés.
  • Au Canada, en 2020, les émissions ont été de 536 millions de t équivalent CO2.
  • En Australie, en 2020, les émissions ont été de 392 millions de t équivalent CO2.

Dans le monde, en 2020, les émissions ont été de 34 807 millions de t équivalent CO2, avec les valeurs suivantes pour les principaux pays :

en millions de t équivalent CO2
Chine 10 668 Iran 745
États-Unis 4 713 Allemagne 644
Inde 2 442 Arabie Saoudite 626
Russie 1 577 Corée du Sud 598
Japon 1 031 Indonésie 590

Source : Global Carbon Atlas

Origine des gaz à effet de serre

L’agriculture et la sylviculture produisent particulièrement du N2O et du CH4, le transport routier surtout du CO2.

En France métropolitaine, sur un total de 396 millions de t d’équivalent CO2, en 2020.

Transport 29 % Agriculture, sylviculture 21 %
Industrie manufacturière 19 % Transformation de l’énergie 10 %
Résidentiel, tertiaire 19 % Traitement centralisé des déchets 4 %

Source : Citepa

Dans l’Union européenne, sur un total de 3 610 millions de t d’équivalent CO2, en 2019.

Énergie 76,6 % Industrie 9,4 %
Agriculture 10,7 % Déchets 3,2 %

Source : Chiffres clés du climat, Datalab

Aux États-Unis, sur un total de 5 216 millions de t d’équivalent CO2, en 2019.

Transport 29 % Commercial et résidentiel 13 %
Production d’électricité 25 % Agriculture 10 %
Industrie 23 %

Source : EPA

Dans le monde, en 2010, sur un total de 49 milliards de t d’équivalent CO2 (52,4 milliards de t d’équivalent CO2, en 2019).

Énergie : production et transformation 29 % Résidentiel et tertiaire 8 %
Industrie 18 % Énergie : torchage et émissions fugitives 6 %
Transports 13 % Déchets 4 %
Agriculture 11 % Feux de forêts 3 %
Sylviculture 8 %

Source : PNUE

Émissions de dioxyde de carbone

Données mondiales :

Le principal gaz à effet de serre est le CO2. Sa teneur dans l’atmosphère est, en avril 2021, de 419 ppm, en volume. Il est produit par les activités industrielles, les transports, le chauffage, ainsi que par les feux de forêt. Sa teneur dans l’atmosphère, avant la révolution industrielle, était, en 1750, de 280 ppmv.

Quelques exemples de production de CO2, en France, en 2013.

  • Production d’acier : 1,10 t de CO2/t d’acier.
  • Production de verre : 0,64 t de CO2/t de verre.
  • Production de ciment : 0,9 t de CO2/t de clinker.

Par sources d’énergie, dans le monde, les émissions de CO2 proviennent, en 2013, à 45 % du charbon, 34 % du pétrole, 20 % du gaz naturel.

Émissions de CO2, en 2019, en millions de t et en t par habitant, sur un total mondial de 38 017 millions de t et de 4,9 t/habitant/an et dans l’Union européenne à 28, de 3 304 millions de t et 6,5 t/habitant/an :

Total t CO2/ha Total t CO2/ha
Chine 11 535 8,1 Canada 585 15,7
États-Unis 5 107 15,5 Afrique du Sud 495 8,5
Inde 2 597 1,9 Mexique 485 3,7
Russie 1 792 12,5 Brésil 478 2,3
Japon 1 154 9,1 Australie 433 17,3
Allemagne 703 8,5 Turquie 416 5,0
Iran 702 8,5 Royaume Uni 365 5,5
Corée du Sud 652 12,7 Italie 332 5,6
Indonésie 626 2,5 Pologne 318 8,4
Arabie Saoudite 615 18,0 France 315 4,8

Source : « Fosil CO2 emissions of all world countries« , 2020 report, European Commission

Par habitant, en 2019, les émissions les plus élevées sont au Qatar : 38,8 tCO2/ha/an, à Curaçao : 36,4 tCO2/ha/an, à Trinidad et Tobago : 23,8 tCO2/ha/an, au Koweït : 23,3 tCO2/ha/an, au Bahreïn : 21,6 tCO2/ha/an…

Émissions de CO2 dues à la production d’électricité, en 2013 : monde : 12 658 millions de t de CO2, Union européenne : 1 207 millions de t de CO2 .

en millions de t de CO2
Chine 3 786 Japon 584
États-Unis 2 128 Allemagne 332
Inde 945 Corée du Sud 300
Russie 680 Royaume Uni 163

Source : AIE

Cycle du CO2

Fixation du dioxyde de carbone

Une partie des émissions est absorbée par :

La végétation lors de la photosynthèse :

6 H2O + 6 CO2 = C6H12O6 + 6 O2

Pour fixer le CO2 émis, en France, par la combustion des combustibles fossiles, il faudrait reboiser 1/10 du territoire (1/4 du reboisement du pays pour les émissions des États-Unis).

Les océans, qui dissolvent de 30 à 50 % des émissions de dioxyde de carbone. La dissolution et l’émission du gaz par les océans dépendent de la température. Les régions intertropicales émettent du gaz, les régions froides dissolvent le gaz.

CO2 + 2 H2O = HCO3 + H3O+

Une partie des ions carbonates des océans précipite dans les sédiments sous forme de carbonate de calcium.

Stocks

En milliards de t de CO2.

  • Océans : 142 570 à 90 % sous forme d’ion hydrogénocarbonate (HCO3), 9 % sous forme d’ion carbonate et 1 % sous forme de dioxyde de carbone dissous.
  • Biosphère : 13 000 à 17 000.
  • Réserve d’énergie fossile : de 2 300 à 5 700.
  • Atmosphère : 3 040.

Échanges

Ils concernent :

  • Les océans qui échangent, de façon équilibrée, avec l’atmosphère 100 milliards de t/an, la biomasse, 60 milliards de t/an.
  • Entre 2000 et 2009, les activités humaines ont libéré 340 milliards de t d’équivalent CO2. L’atmosphère a absorbé 160 milliards de t, les océans 90 milliards de t. Les forêts séquestrent 9,2 milliards de t/an.

Conséquences climatiques

La conséquence de l’augmentation de la teneur de l’atmosphère en gaz à effet de serre est l’échauffement global de la terre. Le taux de gaz carbonique est passé de 280 ppm en 1750 à 419 ppm, en avril 2021. D’après le groupe intergouvernemental d’experts sur l’évolution du climat (GIEC), ce taux pourrait atteindre une valeur comprise entre 540 et 970 ppm en 2100 avec, comme conséquence, une hausse moyenne des températures de 3°C.
Au XXème siècle, en France, l’augmentation des températures a été de 0,7°C dans le nord-est et 1,1°C dans le sud-ouest.

Cette hausse de la température aura de nombreuses conséquences :

  • Fonte des glaciers et dilatation de l’eau de mer qui entraîneront une hausse du niveau des mers. Entre 1901 et 2010, le niveau moyen des mers s’est élevé, en moyenne, de 1,7 ± 0,3 mm/an et entre 1993 et 2010, cette hausse a été de 3,2 ± 0,4 mm/an.
  • Baisse du niveau des fleuves.
  • Acidification des océans.
  • Épidémies liées aux grandes chaleurs.
  • Famines liées à la disparition de terres arables qui pourraient créer de gigantesques déplacements de « réfugiés du climat ».

Directives et initiatives mondiales

Le protocole de Kyoto

La conférence de Kyoto sur le réchauffement de la Terre a eu lieu à la fin de l’année 1997. En 2001, 180 pays se sont mis d’accord sur l’application du protocole de Kyoto limitant les émissions de gaz à effet de serre. Ce traité fixe une injonction : « les pays industrialisés doivent diminuer leurs émission de gaz à effet de serre d’au moins 5 % par rapport au niveau de 1990 au cours de la période d’engagement allant de 2008 à 2012 ».

Parmi les pays ayant refusé de signer ce protocole on trouve les États-Unis, l’Australie, ainsi que l’Égypte et l’Indonésie. Ce protocole est entré en vigueur au début de l’année 2005, il fixe comme priorité les économies d’énergie.

A Durban, en 2012, le protocole de Kyoto a été prolongé jusqu’en 2020.

Les bourses d’échange.

Pour atteindre les objectifs de réduction d’émission de CO2, les pays signataires du protocole de Kyoto ont mis en place une « bourse d’échange » du CO2.
Kyoto et la commission de Bruxelles ont fixé un prix à la tonne de CO2, ou plus exactement aux tonnes d’émission de CO2 évitées. Il est donc désormais possible de vendre les tonnes de CO2 non émises par une entreprise à une autre entreprise.

Bibliographie

Archives

Effet de serre 2022

Effet de serre 2019

Effet de serre 2013

Effet de serre 2011

Effet de serre 2003

Effet de serre 1996

Effet de serre 1991