Vers un transport maritime plus propre

Le transport maritime assure aujourd’hui plus de 80 % du commerce mondial et représente un pilier économique majeur pour la région Pays de la Loire, riche d’un patrimoine maritime historique et d’une tradition industrielle liée à la mer. Cependant, il reste fortement dépendant des carburants fossiles, responsables d’émissions importantes de gaz à effet de serre. Face aux enjeux climatiques, la recherche de carburants plus propres et de solutions technologiques innovantes devient cruciale. Biocarburants et carburants issus de déchets plastiques, associés à des catalyseurs performants, offrent une opportunité unique de concilier mobilité, efficacité énergétique et réduction des émissions. Cette approche pourrait transformer la navigation de demain tout en contribuant à un avenir maritime durable pour la région et le monde.

Un secteur clé au cœur des enjeux climatiques mondiaux

Le changement climatique constitue aujourd’hui l’un des défis les plus pressants du XXIᵉ siècle. Malgré une prise de conscience croissante et de nombreux engagements internationaux, les émissions mondiales de gaz à effet de serre poursuivent leur augmentation. La baisse observée en 2020, liée au ralentissement temporaire des activités économiques durant la pandémie de COVID-19, n’a pas inversé cette tendance de fond. Dès l’année suivante, les émissions ont de nouveau progressé, illustrant la dépendance persistante des systèmes économiques aux énergies fossiles.

L’objectif international de neutralité carbone à l’horizon 2050 implique une transformation profonde des systèmes énergétiques. Si l’électrification basée sur les énergies renouvelables constitue un levier central, certains secteurs demeurent particulièrement difficiles à décarboner, notamment le transport maritime. Dans les Pays de la Loire, cette filière est essentielle pour l’emploi et l’innovation, combinant tradition portuaire et recherche de solutions durables pour le transport de marchandises et la construction navale.

Le transport maritime contribue de manière significative aux émissions de dioxyde de carbone. Les stratégies de réduction mises en œuvre jusqu’à présent reposent principalement sur des mesures opérationnelles, telles que l’optimisation des vitesses, l’amélioration de l’efficacité énergétique des navires ou l’adaptation des itinéraires. Bien que nécessaires, ces approches restent insuffisantes tant que les moteurs marins dépendent majoritairement de carburants fossiles.

Carburants alternatifs : quelles options pour le transport maritime ?

Plusieurs carburants alternatifs sont actuellement à l’étude pour le transport maritime, notamment le méthane liquéfié, l’hydrogène, l’ammoniac, le méthanol et les biocarburants. Chacune de ces solutions présente des avantages spécifiques, mais également des contraintes importantes en termes de disponibilité, de stockage, de sécurité ou de compatibilité avec les infrastructures existantes.

Les biocarburants, issus de la biomasse, permettent de réduire l’intensité carbone tout en s’intégrant aux systèmes actuels. En parallèle, les carburants à base de carbone recyclé, produits à partir de déchets plastiques, représentent une voie complémentaire prometteuse. Leur valorisation transforme un déchet environnemental en ressource énergétique, contribuant à l’économie circulaire et à la transition énergétique.

Produire des carburants liquides à partir de biomasse et de déchets

La pyrolyse consiste à chauffer la biomasse à haute température en l’absence d’oxygène, produisant gaz, solides et bio-huile. La pyrolyse rapide, en particulier, permet de maximiser la production de bio-huile tout en conservant l’énergie de la biomasse, et connaît aujourd’hui un développement industriel croissant.

Les bio-huiles issues de la biomasse sont riches en composés corrosifs et nécessitent une amélioration avant utilisation. Les déchets plastiques, au contraire, produisent des liquides riches en hydrocarbures compatibles avec les moteurs. La co-pyrolyse biomasse-plastiques permet de combiner leurs avantages, augmentant le pouvoir énergétique et réduisant les composés indésirables.

Pourquoi les bio-huiles ne sont pas directement utilisables en navigation maritime ?

Les moteurs marins ne tolèrent pas les bio-huiles brutes : faible pouvoir énergétique, forte teneur en eau et difficultés d’allumage entraînent une combustion instable.

Les bio-huiles sont chimiquement instables, corrosives et difficiles à stocker. La réduction de ces limitations est indispensable pour produire des carburants sûrs et fiables pour la flotte existante. Une étape de raffinage catalytique est nécessaire.

Le raffinage catalytique : une étape incontournable

Le raffinage consiste à transformer les bio-huiles et les carburants à base de carbone recyclé en produits compatibles avec les normes maritimes. L’objectif : réduire l’oxygène, stabiliser le carburant et améliorer la densité énergétique.

Parmi les voies de raffinage, le craquage catalytique convertit les molécules lourdes en composés légers et stables. L’hydrodésoxygénation, en présence d’hydrogène, élimine l’oxygène et stabilise davantage le carburant, permettant d’approcher les caractéristiques des carburants fossiles.

Des zéolithes aux argiles naturelles : l’émergence de la montmorillonite

Les zéolithes, bien qu’efficaces, présentent des limites : dégradation thermique et coût élevé. Ces contraintes restreignent leur usage pour des matières premières complexes ou variables.

Les argiles naturelles, et en particulier la montmorillonite, sont abondantes, peu coûteuses et possèdent une structure feuilletée favorisant la diffusion de molécules volumineuses. Leur acidité modérée limite la formation de coke et améliore la stabilité des catalyseurs. Elles constituent ainsi des alternatives complémentaires adaptées aux procédés intégrés et à grande échelle pour la production de carburants marins durables. Dans le cadre des travaux de thèse de Ouahiba Madjeda MECELTI, financés par l’ADEME et la Région Pays de la Loire, une analyse détaillée des structures, des méthodes de modification et des performances catalytiques des matériaux à base de montmorillonite est présentée dans une revue complète [1], offrant une référence approfondie pour les lecteurs souhaitant explorer ces technologies en détail.

Ce que nous apprend cette étude… et ce qu’il reste à découvrir

La décarbonation du transport maritime est un enjeu majeur pour la transition énergétique. Les biocarburants et les carburants à base de carbone recyclé offrent des perspectives crédibles, à condition d’être correctement transformés par des étapes de catalyse. Les catalyseurs dérivés de la montmorillonite, flexibles et économiquement accessibles, représentent une solution stratégique pour produire des carburants fiables, stables et compatibles avec les moteurs marins existants.

Pour aller plus loin :

[1] Mecelti, O.M.; Grekov, D.; Awad, S. A Review on Modified Montmorillonite-Based Catalysts for Biofuel and Recycled Carbon Fuel Production. Molecules 2026, 31, 339. https://doi.org/10.3390/molecules31020339