L’innovation technologique en hydrométallurgie révèle des résultats surprenants : l’usine SOMIKA émet 34 millions de kg éq CO2 par an. Quelles stratégies peuvent réduire ces émissions de 20,87% ? Découvrez des solutions prometteuses pour un avenir plus durable.
III .6 Méthodologie du travail
La méthodologie utilisée pour effectuer un bilan carbone d’une usine hydrométallurgique consiste à faire une identification des tous les postes émetteurs directs ou indirects dans la production du métal allant de l’extraction des minerais jusqu’au produit fini, avec les émissions directes celles issues directement du procédé et les émissions indirectes provenant des activités connexes.
Ensuite recueillir toutes les données d’activités liées aux postes identifiés (quantité d’acide sulfurique consommée, quantité des minerais consommés, énergie électrique consommée, …) par mois ou pour toute une année. Ensuite faire une multiplication des différentes données d’activités par des facteurs d’émissions associés respectivement et enfin faire une sommation de toutes les quantités de CO2 émises (Muderhwa 2018).
Le bilan de l’usine peut être effectué suivant différentes méthodes suivant les données qui sont à notre disposition.
III.6.1. Méthodes utilisées
On a deux méthodes qui peuvent être appliquées en suivant les données obtenues, une première appelée par la méthode de niveau 1 qui se base sur la production totale, cette méthode est simple, elle peut mener à des erreurs dues à sa dépendance sur des suppositions plutôt que sur des données réelles et ensuite une deuxième méthode appelée par la méthode de niveau 2 qui se base sur la consommation des matières premières entrant dans la production du cuivre et du cobalt ;
Méthode de niveau 1 : facteurs d’émission basés sur la production
La méthode d’estimation la plus simple est de multiplier les facteurs d’émission par défaut ou les facteurs d’émission généraux par le nombre de tonnes de cuivre produit dans la formule suivante :
Eco2=MP x FE (III.9)
Avec
Eco2 : émissions de CO2 en tonnes eqCO2 MP : masse de cuivre produite en tonne FE ; facteur d’émission
Méthode de niveau 2 : basée sur les matières premières
Certains des minerais utilisés pour la production des métaux peuvent posséder du carbone ; comme le cas des carbonates notamment du carbonate de calcium ou le calcaire (CaC03), le carbonate de zinc (ZnCO3), la sidérite (FeCO3), la malachite (Cu2CO3(OH)2). Pour accéder au métal correspondant, ces minerais passent par des traitements thermiques ou des traitements par voie aqueuse. Il en résulte des émissions de dioxyde de carbone (Kabongo 2017). Et cette méthode se base sur des facteurs d’émission spécifiques aux usines. (Faerden et al, 2006)
Ces émissions peuvent être calculées de la manière suivante où :
Eco2 = ∑ TM x CCMinerai x 44/12 (III.10) Où
Eco2 : émissions de CO2 en tonnes (kilogrammes) éq CO2 TM : tonnage du minerai traité
CC : contenu carbonique du minerai traité
44/12 : la constante est le facteur de multiplication par la masse de CO2 émise de chaque masse d’unité de carbone utilisée.
Le contenu carbonique du minerai signifie la masse de carbone contenu dans le minerai en pourcentage.
Inventaire des données et calcul des émissions par poste
Nous avons retenu trois postes d’émissions comme émetteurs, dans la production du cuivre et du cobalt dans l’entreprise SOMIKA, c’est notamment le process, l’énergie électrique et le transport.
En effet toutes les données (d’activités et celles qui concernent les analyses chimiques,) étaient prises dans les rapports annuels dans les différents départements de l’usine à l’instar du département de process, au store et à la logistique.
L’année que les données ont collecté est l’année 2019. Ces calculs sont effectués au logiciel Excel.
Process
C’est un poste de production (usine). Alors ici les émissions directes en CO2 sont liées principalement à la neutralisation, les émissions indirectes à la consommation de quelques matières (diluant, extratant, acide) et à l’énergie électrique avec force détails au poste 2. Par manque de certains facteurs d’émissions, les données retenues pour ce poste sont :
- Le tonnage annuel des minerais qui nous servira dans le calcul en suivant la méthode de niveau 2.
- La consommation annuelle en acide sulfurique(H2SO4) qui est multipliée par un facteur d’émission pour savoir la quantité d’émission.
Energie électrique
Les consommations en énergie électrique sont liées à deux secteurs : l’usine qui est un grand consommateur d’énergie notamment à section de HBF (filtration à bande horizontale), à la section d’électrolyse, à la sous-section SFD (filtre presse) et comme le deuxième secteur c’est le site qui consomme assez moins d’énergie, où l’énergie est fournie et utilisée pour différents usages à savoir le fonctionnement des machines, l’éclairage et la climatisation des bureaux avec 50 A environ par mois.
Puissance (watt) P= U.I Cosα avec α=0,85 (III.11) P=415volt. 50A.Cos(0,85) =20747,71665watt /mois et P=248 972,5998 watts /an
La Somika consomme l’énergie électrique dans son site provenant généralement de la société nationale d’électricité (SNEL) secondée par une série de deux générateurs électriques installée sur le site en cas d’interruption.
Comme données d’activités prises en compte pour ce poste :
- Consommation d’énergie de la SNEL (kWh) ;
- Consommation en combustible des générateurs électriques ;
Alors ces émissions sont calculées conformément avec la source de provenance et les données récoltées.
- Pour la SNEL, la consommation d’énergie est multipliée par un facteur d’émission par défaut fourni par l’ADEME (voir le détail dans les annexes). Il faut signaler que l’énergie qui provient de la SNEL est une énergie hydroélectrique, cette énergie génère des quantités du CO2.
- Pour la série des générateurs, la consommation annuelle de combustible est multipliée par le facteur d’émission associé au type de combustible utilisé fourni à l’annexe avec comme combustible utilisé ici est le diesel.
La consommation totale d’énergie électrique dans la section d’électrolyse est obtenue en appliquant la formule 17.
W= 26,8 x n x E
p x M
(III.12)
Avec
W : consommation spécifique d’énergie (kWh/kg de métal produit) ; E : différence de potentiels aux bornes des électrodes ;
n : valence de l’ion déposé (nombre électrons échangés) ;
𝜌 : Rendement faradique ; M : masse molaire.
Transport
Le transport est un poste important dans le bilan du fait de ses fortes consommations en combustible. Il est composé de :
- Transport du personnel de domicile au site et du site au domicile assuré par six bus.
- Déplacement des feuilles de cathode du cuivre par 10 élévateurs.
- Acheminement des cakes (rejets) et des minerais à alimenter par 21 camions et 4 chargeuses.
Les données d’activités prises en compte de ce poste :
- La consommation en combustible des six bus ;
- La consommation en combustible des 10 élévateurs ;
- La consommation en combustible des 21 camions et 4 chargeurs.
On va calculer les émissions en CO2 en multipliant les consommations annuelles en combustible des six bus, des 10 élévateurs ,21 camions et 4 chargeurs par le facteur d’émission qui est 2,52 correspondants au combustible(gasoil).
Calcul suivant les méthodes
Toutes les deux méthodes de calcul seront appliquées dans ce travail.
Calcul suivant la méthode de niveau 1
Par rapport à la méthode de niveau 1, les émissions qui doivent être prises sont les émissions issues de la production de la quantité totale du cuivre.
Pour éviter le double comptage, toutes les activités rentrant directement dans la production du cuivre et cobalt ne sont pas prises en compte dans le niveau 1. Celles-ci sont considérées comme inclues lors de l’élaboration des facteurs d’émission.
Les émissions liées à la production du cuivre seront calculées en multipliant la quantité totale de cuivre produite pour l’année 2019 par un facteur d’émission par défaut fourni par l’ADEME, voir l’annexe.
Calcul suivant la méthode de niveau 2
Suivant la méthode de niveau 2 on tiendra compte des émissions provenant de décobaltage (section d’hydroxyde de cobalt) des minerais, cela veut dire les émissions liées à la consommation des minerais (castine). Tous les postes sont comptabilisés avec cette méthode. Contrairement à la méthode du niveau 1 qui est générale et rapide.
Ainsi, les émissions totales suivant la méthode 2 sont obtenues en effectuant la somme des émissions des différents postes.
Incertitudes
Les incertitudes de la production de cuivre et cobalt résultent avant tout des incertitudes associées aux facteurs d’émissions et dans une moindre mesure des incertitudes associées aux données sur les activités. Les incertitudes sur les données ne sont pas aussi considérables parce que ces dernières ont été directement récoltées à partir de l’usine, elles peuvent être dues au mode de collecte. Ces dernières incertitudes ont une marge de moins de 5%. Quant aux facteurs d’émission utilisés dans le présent bilan des émissions de gaz à effet de serre possèdent tous une incertitude renseignée de manière standard dans les calculs du fait de l’intégration automatique de ces incertitudes dans la méthodologie (Muderhwa, 2018).
Questions Fréquemment Posées
Comment est calculé le bilan carbone de l’usine hydrométallurgique SOMIKA ?
Le bilan carbone est calculé en identifiant tous les postes émetteurs directs ou indirects, en recueillant des données d’activités, puis en multipliant ces données par des facteurs d’émissions associés.
Quelles méthodes sont utilisées pour évaluer les émissions de CO2 à SOMIKA ?
Deux méthodes sont utilisées : la méthode de niveau 1, qui se base sur la production totale, et la méthode de niveau 2, qui se base sur la consommation des matières premières entrant dans la production.
Quels sont les principaux postes d’émissions de CO2 identifiés dans l’étude ?
Les principaux postes d’émissions identifiés sont le processus de production, l’énergie électrique et le transport.