Calcul du bilan carbone et étude des possibilités de réduction des gaz à effet de serre d’usine hydrométallurgique somika
Cette recherche explore le calcul du bilan carbone et l’évaluation des possibilités de réduction des gaz à effet de serre dans l’usine hydrométallurgique SOMIKA. L’étude vise à déterminer la quantité d’émissions de CO2 provenant de trois postes principaux : l’énergie, le transport et le processus de production. Les résultats montrent une émission totale de 34 014 699 kg éq CO2/an. Des stratégies de réduction sont proposées, incluant la substitution des moyens de transport et l’utilisation d’énergie renouvelable, pouvant réduire les émissions de 20,87%.
Université de Lubumbashi
Faculté Polytechnique Département de Chimie Industrielle
Mémoire de Fin d’Études
Mémoire de Fin d’Études
Calcul du Bilan Carbone et Étude des Possibilités de Réduction des Gaz à Effet de Serre d’Usine Hydrométallurgique Somika
Damas Kahet
Supervisé par: Prof Arthur Kaniki & Ass Fabrice Kalombo
2018-2019
TABLE DES MATIERES
TABLE DES MATIERES i
LISTE DES TABLEAUX iii
LISTE DES FIGURES iv
LISTE DES ABREVIATIONS v
EPIGRAPHE vi
AVANT-PROPOS vii
INTRODUCTION 1
CHAPITRE I. GENERALITES SUR LES EMISSIONS DES GAZ A EFFET DE SERRE2
• Généralité sur les émissions des gaz à effet de serre 2Effet de serre et les gaz à effet de serre (GES) 2Potentiel de réchauffement global 5Evolution mondiale des émissions de CO2 6Sources et puits 8Réchauffement climatique 9Causes et les conséquences du réchauffement climatique 10Quelques solutions techniques de traitement 11Protocole de Kyoto et ses conséquences 13
• Généralité sur les émissions des gaz à effet de serre 2Effet de serre et les gaz à effet de serre (GES) 2Potentiel de réchauffement global 5Evolution mondiale des émissions de CO2 6Sources et puits 8Réchauffement climatique 9Causes et les conséquences du réchauffement climatique 10Quelques solutions techniques de traitement 11Protocole de Kyoto et ses conséquences 13
• Effet de serre et les gaz à effet de serre (GES) 2
• Potentiel de réchauffement global 5
• Evolution mondiale des émissions de CO2 6
• Sources et puits 8
• Réchauffement climatique 9
• Causes et les conséquences du réchauffement climatique 10
• Quelques solutions techniques de traitement 11
• Protocole de Kyoto et ses conséquences 13
CHAPITRE II. BILAN CARBONE 14
• Généralités sur le bilan carbone 14Objectif du bilan carbone 14Importance du bilan carbone 15Etape du bilan carbone 15Cadre juridique du bilan carbone 15Réglementation nationale 16
• Généralités sur le bilan carbone 14Objectif du bilan carbone 14Importance du bilan carbone 15Etape du bilan carbone 15
• Objectif du bilan carbone 14
• Importance du bilan carbone 15
• Etape du bilan carbone 15
• Cadre juridique du bilan carbone 15Réglementation nationale 16
• Réglementation nationale 16
II .2.2 Réglementation internationale 16
• Méthode générale du bilan carbone 16Méthode de comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre 16Unités du bilan carbone 16Incertitudes du bilan carbone 17Limites de la méthode 17
• Méthode générale du bilan carbone 16Méthode de comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre 16Unités du bilan carbone 16Incertitudes du bilan carbone 17Limites de la méthode 17
• Méthode de comptabilisation des émissions de gaz à effet de serre 16
• Unités du bilan carbone 16
• Incertitudes du bilan carbone 17
• Limites de la méthode 17
CHAPITRE III. PRESENTATION DU MILIEU, ET METHODOLOGIE 19
III .1. Présentation de l’entreprise Somika 19
• Situation géographique 20Activité principale 20Structure de la somika 21Description des opérations métallurgiques à Somika 22
• Situation géographique 20
• Activité principale 20
• Structure de la somika 21
• Description des opérations métallurgiques à Somika 22
III .5.1 Section de stockage de minerais / raw material 22
III.5.2 Sous – Section de broyage 22
• Sous-section décantation – épaississement 23Section de lixiviation, CCD ET HBF 23Section d’extraction et électrolyse d’extraction 24Section des hydroxydes de Cobalt 25
• Sous-section décantation – épaississement 23Section de lixiviation, CCD ET HBF 23Section d’extraction et électrolyse d’extraction 24Section des hydroxydes de Cobalt 25
• Sous-section décantation – épaississement 23
• Section de lixiviation, CCD ET HBF 23
• Section d’extraction et électrolyse d’extraction 24
• Section des hydroxydes de Cobalt 25
III .6 Méthodologie du travail 26
III.6.1. Méthodes utilisées 27
• Inventaire des données et calcul des émissions par poste 28Calcul suivant les méthodes 30Incertitudes 31
• Inventaire des données et calcul des émissions par poste 28Calcul suivant les méthodes 30Incertitudes 31
• Inventaire des données et calcul des émissions par poste 28
• Calcul suivant les méthodes 30
• Incertitudes 31
CHAPITRE IV. PRESENTATION ET ANALYSE DES RESULTATS 32
• Présentation des résultats 32Résultats relatifs à l’inventaire des émissions poste par poste 33Résultats des calculs suivant les méthodes 37Discussion des résultats 39Etude des possibilités pour réduire les émissions GES 40
• Présentation des résultats 32Résultats relatifs à l’inventaire des émissions poste par poste 33Résultats des calculs suivant les méthodes 37
• Résultats relatifs à l’inventaire des émissions poste par poste 33
• Résultats des calculs suivant les méthodes 37
• Discussion des résultats 39
• Etude des possibilités pour réduire les émissions GES 40
CONCLUSION 42
REFERENCES BIBLIOGRAPHIQUES 43
ANNEXES 45
LISTE DES TABLEAUX
Tableau I.1 – Valeurs conventionnelles de GES en équivalent CO2 d’après 5em rapport du GIEC) 6
Tableau I.2 – Evolution des concentrations atmosphériques mondiales pour quelques gaz à effet de serre (GIEC, 2007) 7
Tableau IV.1 – Composition chimique du minerai alimenté à l’usine de Somika 32
Tableau IV.2 – Emission du poste 1 liée à la consommation de l’acide sulfurique 33
Tableau IV.3 – Emission liée à la consommation de castine 33
Tableau IV.4 – Emissions au poste 2 liées à l’énergie de la SNEL 34
Tableau IV.5- Emission liée à l’énergie des générateurs 35
Tableau IV.6 – Emissions au poste 3 36
Tableau IV.7 – Résultats du calcul des émissions à la production du cuivre 37
Tableau IV.8- Résultats du calcul par la méthode de niveau 2 38
Tableau IV.9– Comparaison de nos résultats avec ceux de travaux antérieurs 40
LISTE DES FIGURES
Figure I.1 – Mécanisme de l’effet de serre a et b (abc clim) 3
Figure I.2 – Répartition des émissions annuelles mondiales de GES en 2004 (rapport du GIEC) 4
Figure III.1 – Localisation du site de SOMIKA (google maps) 20
Figure III.2 – Flow sheet de l’usine SOMIKA 21
Figure IV.1 – Comparaison des émissions CO2 de l’énergie verte (SNEL) et l’énergie fossile 35
Figure IV.2- Emissions CO2 des élévateurs et des chargeurs pour ce poste 36
Figure IV.3 – Répartition des émissions en suivant la méthode de niveau 2 38
LISTE DES ABREVIATIONS
ACV : Analyse de Cycle de Vie
ADEME : Agence De l’environnement et de la Maitrise de l’Energie CCD-HBF : Décantation à Contre-courant -Filtre à Bande Horizontale CO2 : Dioxyde de Carbone
CCNUCC : Convention Cadres de Nations Unies sur les Changement Climatiques E-RSE : Engagement à la Responsabilité Sociale des Entreprises
EW: Electrowinning (Electrolyse);
H.M.S: Heavy Media Separation (Séparation en Milieu Dense); HG : High Grade (Hauteur teneur en cuivre)
GIEC : Groupe Intergouvernemental d’experts sur les évolutions du climat GES : Gaz à Effet de Serre
FE : Facteur d’Emission
LG : Low Grade (Basse Teneur en Cuivre) OMM : Organisation météorologique mondiale PH : potentiel d’hydrogène
PLS : Pregnant Leach Solution (Solution imprégnante)
Ppb : parties par billion Ppm : parties par million
PRG : Potentiel de Réchauffement Climatique SNEL : Société Nationale d’Electricité SOMIKA : Société Minière du Katanga
EPIGRAPHE
« Notre maison brule et nous regardons à l’ailleurs »
(Jacques Chirac)
« Ainsi donc, tachez vivre sur terre en la rendant meilleure que vous ne l’aviez trouvée »
(Anonyme)
AVANT-PROPOS
Il est une exigence académique que tout étudiant présente et défende un travail de fin d’étude devant sanctionner la fin de ses études universitaires. Nous n’avons pas été exemptés de cette condition et c’est la raison d’être de ce travail. Sa rédaction n’a pas été l’œuvre de notre seul effort, mais bien une sommation de plusieurs forces partielles, tant positives que négatives, que tenons de remercier.
Avec un sentiment de gratitude à l’endroit du prof Arthur Kaniki Tshamala pour accepter d’en assurer la direction, sa disponibilité et son assistance en dépit de ses multiples préoccupations.
Je te tiens aussi à remercier prof Armel Kaniki et monsieur Fabrice Kalombo pour leurs encadrements.
Nous nous faisons, à travers ce travail, le noble devoir de remercier tous les professeurs, chefs des travaux et assistants de la faculté polytechnique de l’université de Lubumbashi (UNILU) qui se sont disposés pour nous engendrer « ingénieur ».
Nous remercions aussi nos chers collègues avec qui nous avons passés toutes ces années ensemble pour leurs collaborations et nos hommages à nos collègues qui ont péris dans une mort tragique de triste mémoire et paix à leurs âmes.
Nous ne saurons combien remercier notre précieuse famille pour son abnégation, son amour et l’affection exprimée à notre égard, elle s’est révélée être un véritable refuge de consolation dans les moments de tumultes envers nous.
REFERENCES
Ademe (Agence De l’Environnement et de la Maitrise de l’Energie), (2007). Guide des facteurs d’émissions : Calcul de facteurs d’émissions et sources bibliographiques utilisées. Bilan Carbone® Entreprises et collectivités. Paris.
Baby P., Couteron, Most J.M., Riedacker A. (2010) : Les émissions et les réductions d’émissions de GES en Nouvelle-Calédonie. Edition IRD, Marseille. 108 pages.
Blais P. (2004) La réduction des émissions de gaz à effet de serre et l’aménagement de territoire : guide de bonnes pratiques. Québec. ISBN 2-550-4317-X. pp7.
CITEPA (2012) rapport : Inventaire des émissions de gaz à effet de serre, rapport annuel 2012
Delmas M.C.et Flores T., (2005). Fiche Technique le Bilan Carbone© en entreprise.21 pages.
E-R.S.E, (2018). Bilan Carbone ® : définition. [En ligne]. https://e- rse.net/definitions/definition-bilan-carbone/#gs.j8FmZ0w.[page consultée le 02/03/2020].
Fédération Nationale de l’Aviation Marchande (2012) – Guide méthodologique de calcul de bilan des émissions de GES.
Guesnerie, R. (2003) Kyoto et l’économie de l’effet de serre : rapport. Les rapports du conseil d’Analyse Economique 39. Paris : Documentation Française, 265 pages.
GIEC,( 2007). Changements climatiques 2007. Rapport de synthèse. Résumé à l’attention des décideurs, 114 p. (http://www.ipcc.ch/pdf/assessment-report/ar4/syr/ar4_syr_fr.pdf).
Kabongo H. (2017) Rapport de stage fait à la société minière du Katanga. Inédit. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique, Lubumbashi, R.D. Congo.
Kahet D. (2020) Rapport de stage fait à la société minière du Katanga. Inédit. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique, Lubumbashi, R.D. Congo.
Kalombo F. (2017) : Calcul du bilan carbone d’usine métallurgique et évaluation des possibilités de réduction des gaz à effet de serre (application à l’usine STL). Inédit, Mémoire de fin d’étude. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique. Lubumbashi,
R.D. Congo.
Kaniki A., (2018). Environnement et développement durable. Inédit, notes de cours. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique, Lubumbashi, R.D. Congo.
Kaniki A., (2019). Conception environnementale et analyse du cycle de vie. Inédit, notes de cours. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique, Lubumbashi, R.D. Congo.
Kitobo W. (2016), Gestion environnementale et législation. Inédit, notes de cours. Université de Lubumbashi, Faculté polytechnique, Lubumbashi, R.D. Congo.
Labeyrie J., (1985). L’homme et le climat, Nouvelle édition science, Denoël, 88 pages.
LE CLOIREC P. (2008) : Emissions du dioxyde de carbone, Technique de l’ingénieur/base-documentaire/environnement et sécurité G1 815, Ecole nationale supérieure de chimie de Rennes.
Neeft J, (2013) Calculs harmonisés d’émissions de gaz à effet de serre des biocarburants dans l’Union européenne. Biograce.n° : IEE/09/736/S12 .558249.
Votreimpact, (2017).Quelles sont les sources principales d’émissions de dioxyde de carbone ? [En ligne] https://votreimpact.org/gaz-a-effet-de-serre/sources-de-co2.[page consultée le 24/04/2020].
ANNEXES
Annexe1 – Facteurs d’émission pour le CO2 issu de différents combustibles (source : ADEME et Base Carbone)
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Annexe 2 – Facteurs d’émissions liés à la production de quelques métaux. (Ademe,2007)
MétauxValeur retenue (kg CO2/kg de métal)Incertitude retenueCuivre (Cu)2,9350%Nickel (Ni)9,1730%Plomb (Pb)2,0930%Zinc (Zn)2,9320%
Annexe 3 – Facteurs d’émissions de produits chimiques (Neeft,2013).
Produits chimiquesFacteurs de conversionn-Hexane80,5 g CO2éq /MJAcide phosphorique (H2PO4)3011,7 g CO2éq/kgMontmorillonite199,7 g CO2éq /kgAcide chlorhydrique (HCl)750,9 g CO2éq /kgCarbonate de sodium (Na2CO3)1190,2 g CO2éq /kgHydroxyde de sodium (NaOH)469,3 g CO2éq /kgHydrogène (pour hydrotraitement)87,32 g CO2éq /MJCaO pur pour process1030 g CO2éq /kgAcide sulfurique (H2SO4)207,7 g CO2éq /kg
Annexe 4 Facteur d’émission d’énergie électrique suivant la source (Ademe,2007).
TechnologyCapacity/configuration/fuelEstimate (gCO2é/KWh)Wind2,5 MW,offshore9Wind1,5 MW, offshore10BiogasAnaerobic digestion11Hydroelectric300 kW,run-of-river13Solar thermal80MW,parabolic trough13BiomassForest wood steam turbine22NuclearVarious reactor types66Natural gasVarious combined cycle turbine443DieselVarious generator and turbine types778CoalVarious generator without scrubbing1050
Annexe 5 calcul du contenu carbonique dans le minerai
Le contenu carbonique est la proportion en carbone contenu dans le minerai ; il est calculé comme suit ;
CC : Cmineral x %minerai Avec
CC : contenu carbonique
Cmineral : proportion de carbone dans le minéral (calcaire)
%minerai : proportion du minéral dans le minerai (castine). La composition de la castine est de : 80% de calcaire.
La proportion de carbone est trouvé dans le calcaire en multipliant la masse molaire du carbone (12,011g/mol) par 100, le tout divisé par la masse molaire du calcaire (100,0875g/mol). On obtient après calcul : 12,0004995%.
CC= 0,120004995 x 0,80=0,0960039
Le contenu carbonique est donc de 9,60039%.