En optimisant le séchage de sa pâte à papier, l’usine Palm de Descartes (Centre-Val de Loire) économise chaque année près de 25 000 MWh de gaz, exprimés en PCS (pouvoir calorifique supérieur, soit l’énergie totale fournie par le gaz). Cela équivaut à 4 200 tonnes de CO₂ évitées. Ce projet de performance énergétique, d’un coût de près de 4 millions d’euros, est financé à 20 % par l’ADEME.
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La filière papier-carton émettait près de 2 Mt CO₂e en 2021, soit environ 3 % des émissions de GES de l’industrie, principalement liées au gaz naturel utilisé pour produire la chaleur nécessaire au séchage du papier. Dans le cadre de sa stratégie de décarbonation, l’usine du papetier allemand Palm, à Descartes a lancé en 2020 un large projet d’amélioration de la préparation d’eau de chaudière et de la formation de feuilles sur machine à papier. En plus de l’enjeu de préservation de la ressource, se trouve un enjeu économique : pour cette usine, l’énergie représente le deuxième poste de dépense soit environ 20 % du chiffre d’affaires. Réparti sur une période de quatre ans, ce projet d’amélioration de la performance énergétique avoisine les 4 millions d’euros dont 823 000 euros financés par l’ADEME. « Le projet de PALM a démarré par un plan de performance énergétique, obligation réglementaire, ce qui a permis de quantifier chaque poste de dépenses, explique Pierre-Louis Cazaux, ingénieur décarbonation de l’industrie pour l’ADEME Centre-Val de Loire, qui accompagne aussi d’autres papeteries régionales comme Essity ou ICT. Il a ainsi été possible de cibler précisément les investissements les plus efficaces en matière de maîtrise de l’énergie. »
Zoom sur la fabrication du papier
L’usine produit différents grammages de papier, exclusivement à partir de fibres recyclées. En début de chaîne se trouvent donc des balles de papier compressé, souvent constituées de cartons, qui sont broyées avec de l’eau pour faire une pâte à papier. Après plusieurs opérations d’épurations pour éliminer les contaminants, comme du plastique résiduel ou des agrafes, la pâte est envoyée sur la machine à papier, qui va progressivement éliminer l’eau jusqu’à l’obtention d’une feuille sèche. « Il y a trois phases, explique Christophe Le Biavant, directeur général de l’usine. D’abord, c’est l’égouttage, qui permet de passer de 1 % à 25 % de matière sèche. Vient ensuite l’étape du pressage : deux lignes de pressage, chacune composée de deux gros rouleaux, compriment le papier afin d’éliminer l’eau, portant ainsi le taux de matière sèche à 55 %. Suit alors le séchage, réalisé grâce à une série de cylindres en fonte chauffés par de la vapeur vive sous pression. En passant sur ces cylindres, la feuille de papier sèche par contact thermique, tandis que la vapeur se condense avant d’être recyclée vers la chaudière pour générer à nouveau de la vapeur. »
Retirer un maximum d’eau avant la sécherie
Plus la feuille avance dans le processus de séchage, plus les besoins en énergie sont importants. La dernière phase, qui finit donc de sécher la feuille, est particulièrement énergivore : elle consomme à elle-seule plus de 200 000 MWh par an de gaz naturel. Pourtant, l’équipement est déjà conçu pour minimiser sa consommation : les buées générées par l’évaporation de l’eau sur la feuille sont récupérées pour chauffer le circuit. L’enjeu est donc de réduire le besoin de sécher le papier ce qui réduit la consommation de gaz par la chaudière pour suivre le besoin de la machine : « Nous avons cherché à travailler la manière dont la feuille de papier est formée, de manière à ce qu’elle arrive plus sèche en sécherie » explique le directeur général. Pour ce faire, l’usine Palm a choisi d’adapter les processus d’égouttage et de pressage à chaque grammage. « Avant, nous avions une recette unique pour l’égouttage, observe Christophe Le Biavant. Désormais, nous avons calibré nos équipements pour qu’ils puissent être adaptables et optimisés en fonction de tous les grammages. » La formation du papier étant améliorée, la cadence de production de la machine a pu être augmentée. En parallèle, un caisson vapeur chauffe désormais la feuille entre l’égouttage et le pressage : l’eau contenue dans la feuille est ainsi moins visqueuse, ce qui améliore l’efficacité des presses.
4 200 tonnes de CO₂ économisées
Ces améliorations ont permis d’économiser environ 25 000 MWh PCS de gaz par an et d’éviter l’émission de 4 200 tonnes de CO₂ par an, soit la consommation annuelle d’environ 2 000 Français. En plus de la consommation d’énergie, la modernisation de la phase d’égouttage a permis d’optimiser une autre étape : l’enduction d’amidon. Au milieu de la sècherie, la feuille de papier est enduite d’une sauce d’amidon, qui apporte plus de rigidité au papier recyclé. « L’optimisation du processus d’égouttage permet un meilleur contrôle de l’orientation des fibres du papier, reprend le directeur général. Nous avons donc moins besoin de compenser les pertes mécaniques du papier recyclé avec la sauce d’amidon. » Dans la continuité de sa stratégie de décarbonation depuis plus de 10 ans, l’usine Palm de Descartes travaille sur un projet de biomasse pour remplacer le système de chaudière à gaz.