Simulation des procédés pour la décarbonation : de la compréhension à la transformation industrielle
Comment les logiciels de simulation de procédés de Fives ProSim contribuent à la réduction de l’empreinte carbone dans les industries de procédés
Simulation des procédés pour la décarbonation : de la compréhension à la transformation industrielle
La décarbonation est devenue l’un des défis majeurs de l’industrie. Les secteurs à forte intensité énergétique tels que la chimie, le raffinage ou la métallurgie doivent non seulement réduire leurs émissions de gaz à effet de serre, mais aussi s’adapter à un paysage énergétique en mutation rapide.
Atteindre ces objectifs nécessite à la fois des gains d’efficacité progressifs et des transformations profondes dans la manière de concevoir et d’exploiter les procédés. La simulation des procédés s’impose aujourd’hui comme l’un des leviers les plus puissants pour accompagner cette transition.
Comprendre la complexité grâce à la simulation
Les procédés industriels impliquent une multitude d’interactions physiques et chimiques : thermodynamique, cinétique des réactions, phénomènes de transport et contraintes opérationnelles. Les approches empiriques, bien que parfois pratiques, peinent souvent à en saisir toute la complexité.
Les logiciels de simulation de procédés de Fives ProSim offrent aux ingénieurs un cadre rigoureux pour modéliser et analyser le comportement des procédés. En combinant des modèles thermodynamiques précis à des environnements de flowsheeting flexibles, ils permettent de prédire les performances dans un large éventail de conditions.
Cette capacité de prédiction est essentielle lorsque les industries explorent des voies bas carbone encore peu matures commercialement.
Identifier les points chauds énergétiques et carbone
Une étape clé de toute stratégie de décarbonation consiste à quantifier les émissions et à localiser les inefficacités. Les simulateurs de procédés peuvent intégrer les bilans matière et énergie sur l’ensemble du schéma de procédé, ce qui permet d’identifier les « points chauds » en intensité carbone.
Il peut s’agir d’unités fonctionnant loin de leur rendement optimal, d’opportunités de récupération d’énergie ou encore de flux susceptibles d’être valorisés.
En offrant une vision transparente et quantitative des performances du procédé, la simulation constitue une base solide pour déterminer les actions à implémenter.
Explorer les énergies et matières premières alternatives
La transition vers une industrie bas carbone implique souvent l’utilisation de nouvelles sources d’énergie et de matières premières. L’hydrogène, l’électricité renouvelable ou encore les ressources biosourcées suscitent un intérêt croissant, mais leur intégration dans les installations existantes pose des défis techniques.
Avec des outils tels que ProSimPlus ou Simulis Thermodynamics, les ingénieurs peuvent tester virtuellement différents scénarios avant d’engager des essais physiques.
Par exemple, la substitution partielle du gaz naturel par de l’hydrogène dans une unité de reformage ou de combustion peut être simulée pour en évaluer les effets sur le rendement, les émissions et les performances en aval.
De même, l’incorporation d’intermédiaires issus de la biomasse dans des procédés pétrochimiques peut être étudiée en termes de rendements, de sous-produits et d’empreinte carbone.
La simulation permet ainsi de réduire les incertitudes et d’accélérer l’adoption sécurisée de solutions durables.
Soutenir l’intensification et l’innovation des procédés
La décarbonation ne se limite pas à la substitution : elle exige aussi de repenser les concepts mêmes des procédés.
L’intensification des procédés — tels que les réacteurs à membranes, la distillation réactive ou l’intégration thermique avancée — promet d’importantes économies d’énergie, mais nécessite des modèles prédictifs robustes pour la conception et le changement d’échelle.
Les simulateurs avancés jouent ici un rôle essentiel. En couplant thermodynamique détaillée et modélisation flexible des procédés, les plateformes logicielles aident chercheurs et ingénieurs à concevoir des procédés intensifiés à la fois performants et fiables.
Cela accélère la transition des idées de laboratoire vers une mise en œuvre industrielle.
Faire le lien entre ingénierie, économie et durabilité
La simulation relie également les aspects techniques aux dimensions économiques et environnementales de la prise de décision.
En couplant les modèles de procédés à des analyses de cycle de vie, des études technico-économiques ou des bilans carbone, les entreprises obtiennent une vision intégrée de leurs stratégies de décarbonation.
Cette approche holistique devient cruciale à mesure que les instruments politiques — comme la tarification du carbone ou les marchés d’échanges de quotas d’émission — influencent la compétitivité industrielle.
La capacité à quantifier les arbitrages entre impact environnemental et performance économique garantit que les investissements dans la décarbonation soient à la fois ambitieux et durables.
Conclusion
La décarbonation n’est pas une étape unique, mais une transformation continue des systèmes industriels. Pour y parvenir, il faut des outils alliant rigueur scientifique et simplicité d’utilisation.
Grâce à une gamme complète de logiciels de simulation et à plus de 30 ans d’expérience, Fives ProSim illustre comment la modélisation avancée peut aider les industries à comprendre, optimiser et réinventer la conception et l’exploitation de leurs procédés.