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Le filtre à particules, une alternative sérieuse aux scrubbers.




La réglementation dans le domaine des rejets atmosphériques devient de plus en plus contraignante, motivée par la volonté de respecter l'environnement et de préserver la santé des populations riveraines et portuaires confrontées aux risques sanitaires liés à l'inhalation des fumées.
En effet, la pollution atmosphérique produite par l'activité maritime a des conséquences importantes sur la qualité de l'air des villes portuaires et littorales.
A Marseille par exemple, les émissions de polluants atmosphériques liées au transport maritime représentent 20 % des émissions d'oxydes d'azote (NOx), 70 % des émissions d'oxydes de soufre (SOx) et 2 % des émissions primaires de particules fines (PM10).
L'annexe VI révisée de la Marpol prévoit une réduction progressive globale des émissions de SOx et de NOx. Elle introduit aussi des zones de contrôle des émissions (ECA: Emission Control Area) pour réduire l'émission des polluants atmosphériques SOX/NOX et particules fines dans ces zones maritimes désignées.
Ainsi, depuis le 1er janvier 2020, les navires ne doivent pas utiliser de combustible avec une teneur en soufre supérieure à 0.5% et 0,1% en zone ECA.
Pour répondre à cette obligation réglementaire, consommer du gazole marin (MGO) ou du fuel (LSHFO) 0.5% semble être la solution la plus simple mais cela occasionne un surcoût élevé par rapport au prix du HFO et pour le LSHFO 0.5%, une offre qui peut s'avérer limitée par rapport à la demande croissante, ce qui pousse les armateurs vers d'autres solutions technologiques. L'utilisation de ce combustible moins soufré a également peu d'impact sur la réduction des NOx et des particules fines.
Ainsi, les armateurs ont généralement fait les choix suivants : Le GNL remplit presque toutes les cases : réduction de soufre (SO2), de dioxyde d'azote (NO2), et de particules fines. Mais, une étude récente de l'International Council of Clean Transportation en janvier 2020 indique que la propulsion au GNL est plus polluante en termes de production de gaz à effet de serre du fait des fuites de méthane fréquentes lors de la production et du stockage.
Il existe néanmoins une autre alternative, le filtre à particules, utilisé principalement dans l'industrie terrestre depuis 20 ans et notamment sur les incinérateurs. Il présente un certain nombre d'avantages pour répondre à la réglementation actuelle sur les SOx mais aussi en prévision de la réglementation future, qui ne manquera pas, un jour, de se conformer à la réglementation terrestre déjà en vigueur, en termes de traitement des particules fines et ultrafines, particulièrement néfastes pour la santé.
Il n'existe à ce jour qu'un seul armateur (La Méridionale) qui ait équipé ce système sur un de ses navires Ropax (Piana). Son installation a d'ailleurs constitué une première mondiale et a eu valeur de test. Un certain nombre de points spécifiques aux navires, vibrations, bruits, mouvements du navire, conséquences sur la propulsion et la consommation, viabilité de l'exploitation du bicarbonate et retour sur investissement, autant de points qui devaient être contrôlés.


Schéma de l'installation du filtre à particules


Principe du filtrage.
 
Schéma d'implantation sur le navire.

Le principe de ce filtre à particule mis au point par les sociétés Solvay et Andritz, repose sur un système de filtration des fumées à sec par l'injection de bicarbonate de sodium (NaHCO3) sous forme de poudre. Celui-ci est injecté dans le collecteur d'échappement en sortie de moteur. Il réagit chimiquement sur les molécules acides (SO2) en les fixant. Les fumées et le bicarbonate traversent un filtre appelé filtre à manche constitué de centaines de sacs filtrants. Le bicarbonate en se déposant va alors former un manteau (appelé gâteau) qui va capter les particules fines et les métaux lourds.
De l'air comprimé est ensuite injecté pour casser ce gâteau lorsque les sacs sont excessivement colmatés. Le résidu de bicarbonate est récupéré pour être retraité et valorisé à terre.

Après l'implantation de ce système sur les gaz d'échappement d'un moteur principal (10MW) et d'un groupe électrogène (1,5MW) du PIANA, les résultats de la phase test ont été concluants en tous points, notamment : Le succès de ces tests va permettre ainsi aux concepteurs de ce filtre à particules de proposer aux armateurs un système de traitement des gaz d'échappement plus performant que les scrubbers, sans rejets à la mer, et répondant aux futures réglementations.
La Méridionale, après avoir équipé l'ensemble de sa flotte de la connexion électrique à quai (CENAQ) dès 2017, a quant à elle décidé de déployer le FAP sur l'ensemble de la propulsion (4 moteurs) et des groupes électrogènes (3 moteurs) du Piana, intégration prévue début 2021.

Christophe Chabillon
Commandant du Piana
Membre de l'AFCAN


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