Article adapté de la source originale : From Feedstock to Future Chemicals: Rethinking Carbon Sources in Industrial Propylene Clusters (13 octobre 2025)
Auteurs/organisations : Inna Stepchuk, Mar Pérez-Fortes et Andrea Ramírez (TU Delft, groupe Energy and Industry), dans ACS Sustainable Chemistry & Engineering, vol. 13, n° 42, p. 17869-17880. Travaux menés dans le cadre du projet VICI « Unravelling the impacts of using alternative raw materials in industrial clusters » (n° VI.C.183.010), financé par le Conseil néerlandais de la recherche (NWO). Éditeur : American Chemical Society.
Droits : article en libre accès, © 2025 The Authors, publié par l’American Chemical Society sous licence Creative Commons CC-BY 4.0. Analyse originale WasteOlas : les données chiffrées de l’étude sont reprises et commentées, une citation courte est attribuée avec lien vers la source, aucun texte ni visuel n’est reproduit.
Crédit visuel : illustration générée par intelligence artificielle, production WasteOlas Sàrl. Aucun visuel repris des sources.
Introduction
Remplacer le carbone fossile par du CO₂, de la biomasse ou des déchets : sur le papier, ces trois voies se valent. Une équipe de TU Delft vient de les confronter au réel, en simulant leur intégration dans le cluster propylène du port de Rotterdam, l’un des plus grands complexes pétrochimiques d’Europe. Le verdict est sans ambiguïté : toutes les sources de carbone alternatives ne s’équivalent pas, et celle qui s’intègre le mieux, la valorisation directe du CO₂, est aussi la moins coûteuse.
Trois voies alternatives testées dans un cluster réel
L’étude modélise sous Aspen Plus neuf procédés fossiles existants et trois procédés à carbone alternatif, dimensionnés à capacité et pureté identiques à leurs équivalents fossiles, pour 8 000 heures de fonctionnement par an : un polyol obtenu par copolymérisation de l’oxyde de propylène avec du CO₂, du propylène glycol issu de glycérol biosourcé (bio-PG) et du MTBE d’origine biomasse (bio-MTBE). L’originalité de la démarche est de ne pas s’arrêter au procédé isolé : chaque technologie est aussi évaluée à l’échelle du cluster, avec ses flux de matière, de vapeur, d’électricité et d’eau partagés entre plusieurs entreprises voisines.
Le CO₂ comme matière première : la voie la plus sobre et la plus rentable
Le polyol au CO₂ est le grand gagnant de la comparaison. En substituant partiellement l’oxyde de propylène (38 % de consommation en moins) par du CO₂, le procédé réduit de 40 % le carbone fossile entrant (43 à 34 kt/an), divise la consommation d’eau par plus de deux (55 à 21 kt/an), abaisse les émissions totales de 4,6 à 3,4 kt CO₂-éq/an et fait chuter les coûts d’exploitation de 34 % (121 à 80 MEUR/an). Conséquence directe : le prix de vente minimum passe de 1,70 à 1,20 EUR/kg. Autrement dit, le produit décarboné est moins cher que son homologue fossile, une inversion rare dans la chimie verte, obtenue pour un investissement de 22 MEUR seulement.
Le bio-PG issu de glycérol suit la même logique vertueuse, avec des coûts d’exploitation en baisse de 20 % (128 à 110 MEUR/an), une consommation d’eau réduite de 345 à 217 kt/an et un prix de vente minimum ramené de 1,60 à 1,40 EUR/kg. Dans les deux cas, l’explication est identique : ces filières éliminent tout ou partie du recours à l’oxyde de propylène, un intermédiaire coûteux, au profit d’un intrant bon marché et disponible. Cette logique du CO₂ traité comme matière première et non comme rejet gagne du terrain jusque dans les laboratoires suisses, où la conversion du CO₂ en monoxyde de carbone par impression jet d’encre et flash lumineux vise les mêmes marchés de la chimie de spécialité.
La biomasse lourde : le coût caché d’un changement de matière première
À l’opposé, le bio-MTBE illustre le piège des substitutions mal choisies. Le procédé exige 895 kt/an de carbone entrant contre 431 pour la voie fossile, mobilise 1 092 MEUR d’investissement contre 31 (soit 35 fois plus), consomme 17 593 kt d’eau par an contre 864, occupe une emprise 22 fois supérieure et émet 3 787 kt CO₂-éq/an contre 157, dont 1 583 kt d’origine biogénique mais aussi 2 204 kt liées à l’énergie. Son prix de vente minimum grimpe de 1,30 à 2,10 EUR/kg. Le coût énergétique de la production d’isobutène biosourcé anéantit le bénéfice climatique attendu, tant que les utilités du cluster restent fossiles.
Ce résultat ne disqualifie pas la biomasse, dont le potentiel territorial reste considérable, comme le montrait l’étude de l’Institut Paul Scherrer sur le biométhane produit localement en Suisse. Il disqualifie l’idée qu’une tonne de carbone biosourcé en vaudrait une autre, indépendamment du procédé qui la transforme et de l’énergie qui l’alimente.
| Filière alternative | Consommation d’eau, du fossile à l’alternatif (kt/an) | Prix de vente minimum, du fossile à l’alternatif (EUR/kg) |
|---|---|---|
| Polyol au CO₂ | 55 à 21 | 1,70 à 1,20 |
| Bio-PG (glycérol) | 345 à 217 | 1,60 à 1,40 |
| Bio-MTBE (biomasse) | 864 à 17 593 | 1,30 à 2,10 |
Le tableau montre que les deux trajectoires n’ont rien de symétrique : la valorisation du CO₂ et le glycérol allègent simultanément la facture et la pression sur la ressource en eau, alors que la biomasse lourde multiplie la consommation d’eau par vingt tout en renchérissant le produit de 62 %.
Effet domino : on ne défossilise pas un maillon sans déformer la chaîne
Le principal enseignement de l’étude est systémique. Introduire un seul procédé alternatif agrandit le cluster et crée un excédent d’intermédiaires fossiles, oxyde de propylène ou TBA, devenus inutiles en aval : il faut les écouler ailleurs ou les traiter comme des déchets. À l’inverse, déployer plusieurs procédés en parallèle permet d’atteindre la défossilisation complète, mais au prix d’une refonte totale de l’outil industriel et de l’alignement de dizaines d’acteurs. Les auteurs insistent aussi sur un point décisif : les émissions indirectes liées à l’énergie (scope 2) restent le vrai point faible aussi longtemps que la vapeur et l’électricité du port ne sont pas elles-mêmes décarbonées.
« Le déploiement de plusieurs procédés en parallèle peut conduire à la défossilisation complète du cluster, mais il exige une refonte complète. » (traduit de l’anglais)
Inna Stepchuk, Mar Pérez-Fortes et Andrea Ramírez (TU Delft)
Points à retenir
- Le polyol au CO₂ ressort à 1,20 EUR/kg contre 1,70 pour son équivalent fossile, pour 22 MEUR d’investissement : la voie décarbonée est ici la moins chère.
- Le bio-MTBE demande 1 092 MEUR de CAPEX contre 31 et émet 24 fois plus de CO₂-éq : une substitution biomasse mal choisie coûte plus au climat qu’elle ne lui rapporte.
- Pour WasteOlas, la démonstration est directe : le CO₂ déjà présent sur un site est la matière première alternative la plus simple et la plus rentable à intégrer.
Conclusion : la preuve par les chiffres du modèle de valorisation locale du CO₂
Cette étude conforte, données à l’appui, la thèse au cœur de la stratégie de WasteOlas : le CO₂ n’est pas un déchet à évacuer à grands frais, c’est la matière première alternative qui s’intègre le plus facilement et le plus économiquement dans un outil industriel existant. Là où les filières biomasse exigent des infrastructures neuves, des surfaces, de l’eau et des logistiques d’approvisionnement massives, la valorisation du CO₂ s’appuie sur un flux déjà présent sur le site, à quelques mètres de son point d’émission.
C’est exactement le principe de l’autoconsommation carbone déployée à la Brasserie Docteur Gab’s, à Puidoux, où l’unité de captage et de recyclage conçue par WasteOlas capte le CO₂ de fermentation, le purifie et le réinjecte sur place depuis le début de l’année. Le travail de TU Delft éclaire en négatif la valeur de cette approche décentralisée : refondre un cluster de la taille de Rotterdam suppose un investissement massif et un accord entre des dizaines d’entreprises, alors que valoriser le CO₂ à l’échelle d’un site unique produit un gain immédiat, mesurable et sans dépendance à une chaîne de valeur entière. Les deux échelles sont complémentaires, mais la seconde est la seule qui puisse avancer dès aujourd’hui, brasserie par brasserie, laiterie par laiterie, sur le tissu industriel suisse et européen.
Enfin, l’avertissement des chercheurs sur les émissions indirectes rappelle une évidence stratégique : la performance climatique d’une solution de valorisation dépend autant de son procédé que de l’énergie qui l’alimente. C’est là que le pilotage fin des flux et des données, la brique logicielle de WasteOlas, devient un avantage décisif : sans mesure, pas de preuve ; sans preuve, pas de marché.