Il s’agit du NH3, également connu sous le nom de formule chimique de l’ammoniac, composé d’un atome d’azote et de trois atomes d’hydrogène.
S’il est connu pour être utilisé comme engrais et dans d’autres applications industrielles, son potentiel en tant que carburant pour décarboniser les transports lourds et maritimes est aujourd’hui exploré, au même titre que le méthanol et l’hydrogène. Cette transition nécessitera des investissements importants pour moderniser les flottes et créer les infrastructures nécessaires à la production et à la distribution de ces nouveaux carburants.
Si ces défis sont relevés, nous pourrons peut-être voir de nos propres yeux les premiers camions, tracteurs et navires fonctionnant à l’ammoniac. Des universités, des entreprises et des instituts de recherche travaillent actuellement au développement de cette technologie, et certains prototypes ont déjà été produits.
Bien qu’il en soit encore à ses débuts, l’ammoniac suscite une grande curiosité en raison de son potentiel en tant que carburant durable. Sa composition est sans carbone, ce qui signifie qu’il n’émet pas de CO2 lors de la combustion, l’un des principaux gaz à effet de serre.
Cependant, l’utilisation de l’ammoniac comme carburant dans les navires et les camions se heurte à plusieurs obstacles qui doivent être surmontés, selon un rapport de la société de classification DNV. Tout d’abord, la disponibilité de l’ammoniac doit être assurée, étant donné que 80 % de la production mondiale est actuellement utilisée comme engrais. De plus, on s’attend à ce que la production doive doubler, voire tripler, pour répondre à la demande du transport lourd et de la flotte mondiale.
Il est également important de noter que l’ammoniac a une faible densité énergétique par rapport à d’autres carburants, ce qui signifie qu’il faut transporter plus de NH3 pour maintenir l’autonomie d’un navire. Cela pose un problème sur les navires, où il est crucial d’équilibrer soigneusement l’espace, le poids et le volume pour assurer le bon fonctionnement et la sécurité du navire. Une solution envisagée consiste à le mélanger à d’autres carburants issus de processus durables.
Un autre défi majeur réside dans sa fabrication. Actuellement, l’ammoniac est produit à partir de combustibles fossiles, mais on cherche un moyen de produire de l’ammoniac vert à partir de sources renouvelables, d’une manière réellement durable et sans émission de carbone. Pour ce faire, les énergies renouvelables seront utilisées pour fournir l’électricité nécessaire à la production d’hydrogène par électrolyse de l’eau et de l’azote de l’atmosphère.
L’ammoniac vert apparaît comme une solution prometteuse pour la transition vers une énergie plus durable et sans carbone, et la course à sa production à grande échelle s’intensifie à l’échelle mondiale. De grandes entreprises de l’industrie chimique, comme Yara, vont construire une usine de production d’ammoniac durable en Norvège, qui aura une capacité de 500 000 tonnes par an.
D’autre part, en Espagne, des mesures sont également prises pour promouvoir la fabrication de ce composé à partir de sources renouvelables, avec des projets dans différentes villes telles que Ciudad Real, Huelva, Séville, etc.
Même si une quantité suffisante d’ammoniac vert peut être produite dans un avenir proche, son utilisation en tant que carburant se heurtera à d’autres obstacles.
Sa toxicité est son principal inconvénient, selon un membre de la commission sur la transition énergétique de l’Association espagnole des ingénieurs navals et océaniques (AINE). “L’ammoniac est actuellement utilisé dans la fabrication d’engrais et comme gaz réfrigérant dans certains navires, ce qui nécessite un personnel hautement qualifié et expérimenté. Si son utilisation est étendue aux navires et aux camions, le nombre de personnes travaillant avec l’ammoniac augmentera, ce qui accroîtra la probabilité de problèmes. Néanmoins, l’inconvénient de la toxicité est atténué par l’odeur caractéristique de l’ammoniac, qui permet de détecter les fuites à une distance considérable”.
Le plus grand obstacle est la réglementation
En effet, la toxicité de l’ammoniac peut se manifester non seulement pendant le fonctionnement du moteur, mais aussi pendant le stockage, le ravitaillement et l’entretien du carburant. Des détecteurs et des équipements de protection spéciaux seront nécessaires.
En outre, il s’agit d’un composant corrosif, qui ne peut être en contact avec le cuivre, le bronze ou d’autres matériaux utilisés dans les joints de tuyauterie…. Il faudra donc changer ces matériaux.
L’Organisation maritime internationale (OMI) travaille déjà à l’élaboration d’une nouvelle réglementation sur la sécurité de son utilisation par les navires.
L’ammoniac brûle à une température beaucoup plus élevée que les autres combustibles, atteignant 630 °C contre 210 °C pour le diesel, ce qui en fait un combustible à combustion plus lente. Par conséquent, le transport le plus approprié sera le transport maritime, en particulier dans les grands cargos, car les moteurs des navires tournent à une vitesse beaucoup plus lente que ceux des camions, ce qui donne à l’ammoniac suffisamment de temps pour brûler correctement.
Un autre point important à l’étude est le contrôle des émissions : la combustion de l’ammoniac peut générer des émissions d’oxydes d’azote, notamment de protoxyde d’azote, un gaz à effet de serre 300 fois plus puissant que le CO2.
“Nous pensons qu’il devrait être possible de brûler l’ammoniac dans les bonnes conditions et avec la bonne configuration de la chambre de combustion, de sorte que les oxydes d’azote puissent être réduits par l’ammoniac lui-même”, explique M. Alzueta. L’équipe étudie également l’utilisation de petites quantités d’additifs pour abaisser la température d’allumage de l’ammoniac à celle du diesel.
Premiers essais en cours
Au laboratoire de Vaasa, Wärtsilä teste un nouveau moteur (W25) qui sera commercialisé dans le courant de l’année. “L’un des facteurs de l’ammoniac est son inflammabilité, qui est assez lente. Il doit donc être mélangé à un autre carburant. Dans le cas présent, il s’agit de diesel. L’ammoniac lui-même n’a pas de carbone, mais le mélange en a. Dans les tests que nous effectuons, nous essayons de minimiser la teneur en carbone tout en maintenant la puissance énergétique et en optimisant les émissions et la consommation”, explique Jesús Puelles.
Ils travaillent également à l’adaptation des moteurs déjà en service sur les navires, dont les premiers seront les W31, W32 et W34 : “Notre façon de gérer les nouveaux moteurs est de les rendre capables d’utiliser différents carburants. Ainsi, 95 % des pièces sont toujours les mêmes et seuls les 5 % restants sont modifiés en fonction du type de carburant utilisé”, explique M. Puelles.
Man Energy Solution prévoit également de lancer un moteur à ammoniac à deux temps pour les porte-conteneurs et, d’ici 2025, de proposer une mise à niveau permettant aux navires existants de fonctionner à l’ammoniac.
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