Gestion de l’énergie et désengorgement des procédés : un partenariat stimulant pour l’industrie canadienne des pâtes et papiers

Le partenariat de FPInnovations avec CanmetÉNERGIE de Ressources naturelles Canada continue de stimuler l’industrie canadienne des pâtes et papiers en mettant l’accent sur la gestion de l’énergie, le désengorgement des procédés pour faciliter la diversification des produits et la réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES).

L’efficacité énergétique et le désengorgement des procédés sont devenus essentiels pour l’industrie des pâtes et papiers du Canada afin de maximiser l’exploitation et l’utilisation des actifs des usines et de faciliter l’intégration de nouvelles technologies dans leur transition vers des procédés et des bioraffineries à bilan carbone négatif. L’efficacité énergétique est un élément clé de la politique canadienne en matière de changements climatiques [1]. L’industrie des pâtes et papiers est l’un des secteurs les plus énergivores du Canada. La consommation d’énergie dans ce secteur représente 15 % de la consommation d’énergie secondaire du secteur industriel canadien [2]. Bien que l’industrie couvre la plupart de ses besoins énergétiques avec des combustibles issus de la biomasse, les combustibles fossiles sont encore utilisés pour produire de la chaleur et de l’électricité et pour la calcination de la boue de chaux résultant du procédé kraft.

Les procédés de mise en pâte sont étroitement liés à de nombreuses interactions entre les principaux départements du procédé et avec les systèmes énergétiques (eau et vapeur). Par conséquent, une perspective globale est requise pour analyser les interactions entre les systèmes et le potentiel maximal d’améliorations opérationnelles afin de développer des stratégies de solutions optimales. Les feuilles de route d’amélioration envisagent des options à faible coût et à court terme pour améliorer le fonctionnement du procédé et l’efficacité énergétique tout en considérant la perspective à moyen et à long terme de désengorger le procédé et de réduire considérablement les émissions de GES.

Une approche systématique a été appliquée pour identifier, quantifier et classer les goulots d’étranglement des procédés et les inefficacités opérationnelles et énergétiques au niveau des départements et de l’usine. Cette approche vise à maximiser la capacité d’un procédé tout en améliorant sa performance énergétique et opérationnelle globale. L’approche se décline en quatre étapes : la première consiste à communiquer avec la direction de l’usine afin d’établir des cibles d’amélioration (p. ex., augmentation de la production de pâte, réduction des coûts d’exploitation, réduction de la consommation d’énergie et des émissions de GES, intégration de la bioraffinerie, etc.). Ces objectifs pourraient guider l’approche de désengorgement et l’optimisation du procédé. Par la suite, les goulets d’étranglement sont identifiés, contrôlés et classés. À cette étape, chaque département ou procédé est comparé aux cibles fixées et permet ainsi de repérer les goulets d’étranglement et inefficacités existants. L’étape suivante est le diagnostic du procédé, qui utilise l’analyse de données multivariées, la simulation du procédé, les meilleures pratiques d’opérations par unité et l’analyse des causes profondes pour identifier les interactions entre différents goulots d’étranglement et opérations du procédé. À la dernière étape, les solutions d’amélioration sont établies et une feuille de route de mesures est proposée pour atteindre les cibles souhaitées.

L’approche a été appliquée avec succès dans plusieurs usines canadiennes. Pour l’une d’elles, les projets opérationnels et les projets à faibles et moyennes dépenses en capital (CAPEX) permettraient d’augmenter la production de pâte de 6 % avec un potentiel de résultats avant Intérêts, impôts et amortissements >1 M$/an. Des projets de réduction de la consommation d’énergie ne nécessitant aucun investissement en capital ont également été identifiés et ont permis à l’usine d’économiser entre 0,3 et 0,5 M$/an. L’approche a également été appliquée dans une autre usine avec l’objectif d’optimiser l’efficacité de ses actifs de récupération d’énergie existants afin de réduire les émissions de GES. Elle a résulté en une réduction de 9,5 kt de CO₂eq/an (25 % de leurs émissions totales de GES non biogéniques) et à des économies potentielles de 0,7 M$/an (la moitié des économies pourraient être réalisées avec un investissement en capital faible ou nul). Pour une autre usine où la consommation d’énergie avait déjà été optimisée et où les goulots d’étranglement avaient été identifiés et traités, l’approche a été adaptée pour se concentrer sur une évaluation en profondeur des données afin d’identifier les paramètres à surveiller pour maintenir et améliorer l’efficacité globale du procédé. Ces résultats montrent qu’il existe encore dans les usines de pâte des possibilités d’améliorer l’efficacité opérationnelle et énergétique afin de réduire les coûts et de maximiser l’efficacité globale.

Évaluer l’état et le fonctionnement des actifs existants des usines est essentiel pour améliorer leur compétitivité et réduire leur impact environnemental. L’approche systématique appliquée par FPInnovations et CanmetÉNERGIE de Ressources naturelles Canada fournit aux usines canadiennes de pâtes et papiers les lignes directrices et les outils nécessaires pour prendre des décisions stratégiques à court et à long terme qui peuvent améliorer l’opérabilité des procédés et l’efficacité énergétique et réduire considérablement les émissions de GES.

Pour de plus amples renseignements, communiquez avec Enrique Mateos-Espejel (enrique.mateos-espejel@fpinnovations.ca), scientifique principal du groupe Procédé thermique de FPInnovations.