Verrerie : la transition énergétique donne du lustre au secteur

La France ayant formulé un objectif de neutralité carbone pour 2050, l’ensemble des secteurs industriels ont entamé leur décarbonation. Réputée gourmande en la matière, la filière verrière n’est pas en reste : avec 75 à 85% du carbone émis pendant la fusion du verre, ses acteurs veulent et doivent réduire les émissions liées à la production.

Les enjeux de la filière verrière sont pour partie communs à ceux rencontrés par les autres industriels. Mais ses machines consommatrices de gros volumes d’énergie, la rendent particulièrement sensible aux prix. Une vulnérabilité accentuée par l’augmentation des prix de l’énergie.

Samuel Joachim, Directeur innovation et développement de Verescence, a affirmé que « L’allègement du verre est le levier le plus puissant pour réduire notre empreinte sur l’environnement ».  Si l’usage du verre recyclé ou calcin n’est pas nouveau (le verre a ceci de fascinant qu’il se recycle à l’infini), cela ne suffit plus.

Les pistes de travail des fabricants sont aujourd’hui largement diversifiées, qu’il s’agisse d’éco-conception du verre et des équipements, de flux de production mais aussi de facteurs plus comportementaux et organisationnels dans l’exploitation.

Tour d’horizon des enjeux et leviers à la disposition d’acteurs d’excellence, que la France a la chance de compter sur son sol - notamment dans la Glass Vallée.

Les gisements d’optimisation énergétique et les solutions dès la conception

Ils peuvent intervenir à 2 moments distincts :

Eco-conception du verre

Parmi les tendances, on peut citer :

• Le refill : certains parfumeurs de renom comme Chanel et Guerlain se sont mis au verre recyclé pour leurs flacons et proposent des contenants en recharge. Certains flacons ont même leurs composants (insert, lestes, habillage, aimants) séparables en centre de tri, afin d’en optimiser le recyclage ;
• Le replace : les industriels repoussent les limites du verre en termes de résistance mécanique, et investissent des territoires où ce matériau n’est traditionnellement pas présent. Ils recourent par exemple à des revêtements polymères, eux aussi séparables au tri et recyclables, et travaillent sur des traitements de surface du verre à chaud, pour renforcer sa résistance à la source ;
• L’usage du verre étiré qui se généralise aux dépens du verre moulé. 6 à 7 fois plus léger, il impacte sensiblement le poids et le coût de transport des flacons.

Construction du four

Un four verrier fonctionne traditionnellement au gaz. Il est notamment équipé d’un « surgénérateur », qui lui sert à réchauffer les fumées d’aspiration qu’il produit. Si les choix techniques d’antan n’ont gêné personne pendant des décennies, ils sont aujourd’hui sérieusement remis en cause.

Les constructeurs de ces équipements vont devoir replacer le souci d’économies énergétiques au centre de leurs politiques de conception. Ce qui les mène déjà à l’électrification totale ou partielle des fours.

Toutefois, les fours électriques ou hybrides n’offrent pas encore le niveau de performance de leurs homologues traditionnels, pour des raisons à la fois techniques et d’adoption de nouvelles pratiques. Les départements R&D des fabricants œuvrent à l’émergence de nouvelles technologies, de nouveaux matériaux et des alliages inédits, comme le CP1 élaboré en collaboration avec Constellium pour la fabrication 3D[1].

Les gisements d’optimisation et solutions en phase de production

Voilà pour l’avenir… Mais dans la plupart des cas, il faudra faire avec un four installé et parfois ancien voire obsolète. La réalité du parc mène les industriels sur des pistes curatives pour optimiser leur mix énergétique. Si les équipements de l’industrie verrière sont énergivores, c’est aussi parce qu’ils sont puissants et que cette puissance est nécessaire. Il y a bien un plafond de verre au-delà duquel il est difficile d’agir, sauf à baisser sa production et à fermer des fours.

Deux leviers principaux : la régulation et la récupération de chaleur

• Le premier levier consiste à optimiser les réglages machines pour ajuster les usages aux vrais besoins. La règle du « qui peut le plus peut le moins » est courante s’agissant des usages énergétiques. Prenons l’exemple d’une arche de recuisson. Pour atteindre les niveaux thermiques nécessaires, il est indispensable de réguler finement les flux aérauliques. Or dans la pratique, les opérateurs tendent à privilégier l’usage habituel, et dont ils pensent qu’il leur garantira un fonctionnement confortable.

• Le deuxième levier consiste à récupérer la chaleur fatale. Les fumées de sortie des fours recèlent une grande puissance thermique. L’une des solutions consiste à récupérer cette chaleur rejetée (également appelée « fatale »), par la mise en place d’échangeurs. Il devient alors possible de la réutiliser pour alimenter d’autres postes, ou des réseaux de chaleur urbains. Une autre option revient à mettre en place un système dit ORC (Organic Ranking Cycle), qui permet de produire de l’électricité à partir des fumées. Cependant le mettre en marche n’est pas anodin et implique d’arrêter le four. Or, il est important de préciser qu’en verrerie, un four tourne en feu continu, c’est-à-dire tous les jours de l’année : il n’est arrêté qu’à des fins de maintenance. Cette solution est donc plus complexe à mettre en œuvre.

Autres leviers

Au-delà de ces gisements, il en existe d’autres, plus diffus. Ils dépendent surtout de la structure de l’usine et de ce qu’elle produit :

• On peut récupérer de la chaleur sur le « bout chaud ». Pour rappel, le bout chaud est le système envoyant le verre fondu pour qu’il soit coulé sous la forme recherchée (bouteille, verre…). Tandis que le « bout froid » concerne les opérations aval comme le contrôle des bouteilles, leur palettisation, etc. Cette récupération se fait par des « feeders », soit les canaux de circulation du verre fondu, eux-mêmes producteurs d’une chaleur significative ;
• Il est aussi possible de collecter de la chaleur sur les groupes froids de l’usine. Au plan pratique, dans la partie « bout chaud », il faut maintenir une température correcte pour la production et les opérateurs. Cela se fait au moyen de groupes froids, eux-mêmes consommateurs d’énergie pour garantir le bon niveau de température. L’énergie économisée peut alors être récupérée pour du préchauffage d’eau ;
• Les compresseurs d’air sont aussi une autre source de production de chaleur ;

Enfin, les industriels ont tout loisir d’apporter des modifications de toutes sortes à leurs équipements. On parle d’isoler le toit d’une usine, d’installer un système de refroidissement, ou bien d'améliorer sensiblement l'isolation de ses fours. Cette dernière option intervient avant d’envisager leur électrification voire leur remplacement par des modèles d’une génération supérieure.

Enjeux comportementaux et organisationnels

La mise œuvre d’économies d’énergie est une démarche complexe qui doit être menée au cas par cas, selon la configuration de l’usine et sa connaissance en profondeur. Il est aussi indispensable de sensibiliser les employés de la filière à certaines pratiques, comme la bonne gestion des niveaux de pression pour l’air comprimé. Il y a tout un changement à accompagner en la matière, et les responsables de maintenance des sites verriers sont les mieux placés. Du fait de leur expérience du site de production, ils sont les seuls à pouvoir produire des constats aussi spécifiques.

On est ici au cœur de l’usage de l’équipement et du comportement, qui va au-delà des choix technologiques. C’est cette approche globale incluant tous les leviers d’économie d’énergie qui caractérise les prestations de Lemon Energy.