Alimenter un avenir basé sur l’efficacité carbone

Alors que le secteur fait face à la réalité des changements climatiques, de nombreuses mines s’engagent à améliorer substantiellement leur empreinte carbone au cours des dix prochaines années. Le secteur minier a entrepris une accélération de ses efforts visant la durabilité et la réduction de son empreinte carbone.

« Nous recevons beaucoup de demandes de nos clients du secteur minier qui se sont engagés à atteindre d’ambitieux objectifs ESG », affirme Dillon McKinnon, directeur des technologies minières à Équipement SMS. « Leur question est la suivante : « Comment commencer nos efforts de réduction avec la technologie que nous avons actuellement? »»

En explorant les options, nous sommes rapidement confrontés à une montagne de termes techniques et d’acronymes (HVO, FAME, GTL, BTL, carburants paraffiniques, etc.), ce qui complique la tâche des décideurs qui veulent faire des comparaisons éclairées. Dans cette édition du Coin des experts, nous vous aidons à y voir clair dans tout ceci afin que vous puissiez commencer dès maintenant le parcours qui vous mènera à la carboneutralité.

La pression est forte!

On a beaucoup parlé du secteur minier récemment en raison des moteurs diesel qui alimentent les parcs traditionnels de véhicules et qui contribuent énormément à la concentration de gaz à effet de serre dans l’atmosphère. La réduction du carbone et des GES ne se résume pas à plaire aux organismes de réglementation : l’empreinte carbone d’une mine influe aussi sur les cibles ESG des clients de la mine.

Type 3

Émissions créées par la consommation d’énergie hors de l’entreprise. Cette catégorie de suivi des émissions gagne en importance, alors que de plus en plus de multinationales affichent des cibles plus ambitieuses. Bien que la production de rapports soit une base volontaire pour cette catégorie, les émissions de l’équipement minier affectent les clients d’une mine qui ont décidé de produire des rapports sur les émissions de type 3 dans le cadre de leurs politiques ESG.

Le biodiesel, qu’on appelle aussi FAME (en français, EMAG, pour ester méthylique d'acide gras) est le carburant de remplacement du diesel le plus connu et utilisé. On le fabrique à partir de fèves de soya, de canola, d’huiles végétales et de gras animaux qu’on mélange avec du carburant diesel conventionnel pour accroître la performance GES.

Ses applications sont toutefois limitées, car son utilisation exige d’apporter d’importantes modifications aux systèmes d’alimentation des véhicules et aux stations de distribution si le mélange contient plus de 5 % de biodiesel. Le biodiesel peut aussi entraîner des blocages des filtres à carburant, des problèmes de performance par temps froid et des problèmes de stockage à long terme.

Komatsu a approuvé, en imposant quelques restrictions, une utilisation dans ses moteurs des mélanges contenant jusqu’à 20 % de biodiesel.

Le diesel renouvelable, qu’on appelle aussi huile végétale hydrotraitée (HVO), offre de nettes améliorations par rapport au biodiesel conventionnel. On peut l’utiliser à la place du diesel (sans le mélanger) sans avoir à modifier le système d’alimentation des véhicules ou l’équipement des stations de distribution. Ce carburant demeure stable durant un stockage à long terme et ne bloque pas les filtres à carburant.

« Le HVO est attrayant, car c’est un carburant d’appoint qui ressemble beaucoup au diesel sur le plan moléculaire », nous apprend M. McKinnon. « Il ne contient toutefois pas de soufre, ce qui explique pourquoi on le voit comme un diesel plus propre. » La masse volumique de ce carburant renouvelable est toutefois inférieure à celle du diesel standard. Cela entraîne des valeurs légèrement inférieures au diesel standard pour la puissance (1 % à 2 %) et une légère augmentation de la consommation de carburant.

Bien que les émissions de particules soient inférieures à celles du diesel, les émissions d’échappement de GES sont semblables. On remarque par contre une nette amélioration du côté des émissions nettes de GES qui tiennent compte du carbone stocké lors de la culture des plantes à partir desquelles on produit le carburant. « C’est très semblable à un diesel fondé sur des combustibles fossiles », nous apprend M. McKinnon. « La différence se situe au niveau de la source utilisée pour créer ce diesel. »

Le diesel renouvelable coûte à l’heure actuelle plus cher que le diesel conventionnel, et il est difficile d’en obtenir à de nombreux endroits. Mais avec la hausse des prix du pétrodiesel et une expansion rapide prévue de la disponibilité du produit, l’écart se resserre à toute vitesse.

Komatsu a aussi approuvé les carburants paraffiniques (HVO, GTL, etc.) pour ses moteurs, tant que le carburant respecte les normes EN 15940 et ASTM D975.

Est-ce que les carburants paraffiniques conviennent aux moteurs qui utilisent les FPD et les systèmes RCS? Oui. L’approbation d’utilisation vise les moteurs munis ou non de FPD ou de systèmes de post-traitement RCS. L’essentiel, c’est de veiller à ce que le carburant respecte la norme EN 15940.

L’hydrogène est l’une des ressources les plus abondantes sur la planète, sa combustion n’entraîne aucune émission de carbone et on peut le produire à partir d’énergie verte. « Cummins, notre fournisseur de diesel pour les gros équipements miniers, est en train de créer une solution à moyen terme qui permettrait aux moteurs à combustion interne d’être alimentés à l’hydrogène », nous apprend M. McKinnon. « Il s’agira d’un moteur à allumage par compression, ou un mélange entre un moteur diesel et un moteur à combustion interne. » Le développement de cette solution commencera par une réduction de la cylindrée des moteurs destinés aux autoroutes qui permettra d’aboutir à un moteur acceptant plusieurs carburants.

Il faut aussi parler d’une autre technologie importante, les piles à combustible à hydrogène, qui génèrent de l’électricité par l’intermédiaire d’une réaction électrochimique. Comme c’est le cas des batteries, on peut réunir ces piles pour accroître la puissance utile. Cette technologie a le potentiel d’offrir une performance nettement supérieure à celle des batteries en raison de sa densité énergétique plus élevée et parce qu’on peut oublier les recharges. Il faut simplement disposer du carburant nécessaire. Le ravitaillement prendra sensiblement le même temps qu’un réservoir de diesel exige aujourd’hui. Dans le cadre d’un partenariat avec Cummins Diesel, Komatsu développe un camion minier alimenté à l’hydrogène.

Cependant, il reste des défis importants à relever. « La densité volumétrique (en énergie) de l’hydrogène est beaucoup plus faible que celle de l’essence ou du diesel, alors pour une capacité et une portée équivalentes, il faut un réservoir de carburant environ trois fois plus gros », précise M. McKinnon.

Et aujourd’hui, la majorité de l’hydrogène est produite à partir de la combustion de gaz naturel, et a donc une considérable empreinte carbone. Il reste donc à trouver des options écologiques et à les déployer à grande échelle.

Le rôle de soutien critique

Équipement SMS participe activement à ces démarches en appui à de nombreux clients : nous participons à des essais, nous facilitons les relations entre les fournisseurs, comme Komatsu et Cumins, et nous parlons des plus récentes solutions aux décideurs. « Notre rôle consiste à appuyer ces technologies, à nous assurer que tout le monde pousse dans la même direction et à travailler pour progresser. Les solutions immédiatement disponibles sont mises en application aujourd’hui, alors que les nouvelles technologies font l’objet d’essais d’ingénierie et qu’on optimise des prototypes en vue d’une production commerciale », déclare M. McKinnon.

Conclusion

« La transition vers une économie à faibles émissions de carbone est en marche, et la pression d’accélérer s’accentue tous les jours », selon M. McKinnon, « et nous devons donc parler des moyens à prendre pour réaliser cette transition. Il n’y a pas de solution unique qui convient à tous. Nous combinerons des solutions à court, moyen et long terme qui seront adaptées aux exigences et aux applications de chacun des clients. »

Par exemple, l’hydrogène pourrait être une solution idéale pour un client qui dispose d’un accès facile à de l’hydrogène et qui doit composer avec des températures très froides et une absence d’accès à l’hydroélectricité. À l’inverse, une solution de batterie + chariot pourrait être idéale pour une autre application.

Il est essentiel, avant de réfléchir à la technologie à adopter, de s’assurer de bien comprendre les options disponibles actuellement et celles qui s’en viennent. La technologie qui convient le mieux à une exploitation minière dépend de nombreux facteurs, dont les matériaux, la méthode d’extraction, l’endroit et la disponibilité de l’infrastructure. Le périple vers la carboneutralité commencera par le diesel renouvelable qui jouera le rôle d’étape intermédiaire et temporaire afin de réduire nos émissions aujourd’hui, ce qui nous laissera le temps de nous préparer aux technologies de demain.