Le charbon liquéfié succédera-t-il au pétrole ?

Confrontée à un embargo international et menacée de pénurie pétrolière pendant l'apartheid, l'Afrique du Sud a bâti un géant pétrochimique singulier. La société Sasol (Suid Afrikaanse Steenkool en Olie, pour "charbon et pétrole sud-africains" en afrikaans) produit du brut, mais ne l'extrait pas du sous-sol : elle le synthétise à partir de gaz naturel ou de charbon, très abondant en Afrique australe.

Tandis qu'au niveau mondial les réserves prouvées de charbon (850 milliards de tonnes environ) excèdent de loin celles de pétrole - dont la production globale pourrait commencer à décroître dans moins d'une décennie -, la société sud-africaine espère faire fructifier le savoir-faire technique qu'elle a acquis en quelque soixante années d'existence. Ce savoir-faire est aujourd'hui le premier de ses secrets ; le second est le prix de revient d'un baril de ce "brut synthétique", ou syncrude. Aujourd'hui, sur les 700 000 barils par jour (BPD) consommés en Afrique du Sud, 160 000 sont synthétisés à partir de charbon dans les usines de Sasolburg et de Secunda, à quelques kilomètres de Johannesburg.

Depuis la fin de l'embargo, l'Etat sud-africain a mis en place un système garantissant à son champion pétrochimique la rentabilité de son activité, quels que soient les cours du brut. "Lorsque celui-ci se situe sous un certain niveau, nous recevons une subvention de l'Etat, subvention que nous remboursons lorsque les cours passent au-delà d'un certain seuil", dit Harko Mulder, responsable du développement des procédés. Interrogé sur le coût d'un baril de syncrude, M. Mulder répond qu'une telle estimation est difficile à établir : "Cela dépend de nombreux facteurs, comme la qualité du charbon ou la manière dont on intègre, ou non, le coût de construction des installations..." En définitive, ajoute-t-il, "lorsque le baril est à 40 dollars, notre activité n'est pas rentable, mais lorsqu'il est à 140 dollars, nous gagnons de l'argent".

Construire une usine, c'est donc prendre un pari sur l'avenir du pétrole. Selon Harko Mulder une étude de faisabilité est en cours en Chine, en partenariat avec le charbonnier Shenhua, pour la construction d'une unité de 80 000 BPD de capacité et dont le coût est compris entre 5 et 10 milliards de dollars. La conclusion de cette étude préalable est attendue pour début 2010. "Si le projet est finalisé, l'usine devrait être en service vers 2017-2018", dit M. Mulder. Au moins quatre petites unités pilotes, déjà en test dans l'empire du Milieu, reposent sur des technologies chinoises de liquéfaction directe du charbon. De sources françaises, les résultats de ces unités de recherche sont très mitigés.

"Le grand secret de Sasol"

La technique développée par Sasol est, elle, dite indirecte. Elle repose sur une première étape de transformation du charbon en hydrogène (H₂) et de monoxyde de carbone (CO). A ce mélange gazeux est appliqué le procédé dit de Fischer-Tropsch, inventé en 1922 par deux chimistes allemands, Franz Fischer et Hans Tropsch.

C'est sur cette synthèse de Fischer-Tropsch que les ingénieurs de Sasol ont concentré tous leurs efforts. Braam Erasmus résume l'affaire en désignant l'unité pilote Fischer-Tropsch dont il est responsable, un dense et inextricable entrelacs de tuyères formant une colonne haute d'une dizaine de mètres : "Tout cela, ce sont essentiellement des tuyaux. C'est la manière dont ils sont - ou ne sont pas - interconnectés qui est le grand secret de Sasol." "Certains éléments de notre savoir-faire sont brevetés, mais d'autres ne sont simplement pas publiés et demeurent secrets", précise Thys Botha, l'un des responsables du département R & D de Sasol.

Le pétrochimiste sud-africain ne cède d'ailleurs pas de licence d'exploitation de ses technologies. Les projets menés hors d'Afrique du Sud le sont en partenariat avec les acteurs locaux : c'est le cas en Chine, mais aussi au Qatar ou au Nigeria, ou des usines de liquéfaction de gaz naturel sont en cours de construction.

L'issue du sommet de Copenhague - qui doit trouver, début décembre, un accord pour succéder au protocole de Kyoto - sera cruciale pour le développement de la filière. Celle-ci est en effet très émettrice de dioxyde de carbone (CO₂). Sasol en produit 75 millions de tonnes par an environ, soit l'équivalent de 18 % des émissions de CO₂ sud-africaines !

Un chiffre qui, de plus, ne tient pas compte des gaz à effet de serre émis in fine par l'utilisation des combustibles produits. Fixer un prix élevé au carbone pourrait ainsi rendre plus coûteux encore le baril de syncrude.

Toutefois, explique M. Mulder, "environ 50 % du CO₂ émis par l'ensemble du processus de conversion provient des réactions chimiques elles-mêmes, et il est produit sous une forme qu'il est possible de séquestrer directement".

Une autre voie d'amélioration de la filière est l'utilisation de la chaleur produite par les réactions chimiques du procédé Fischer-Tropsch. Dans les unités actuelles, cette chaleur est perdue mais "de nouvelles usines pourraient en tirer parti pour produire de l'électricité", plaide M. Mulder.