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L'avantage carbone québécois : le cas de l'aluminium primaire

Mise en contexte

L'empreinte carbone d'un produit correspond à la somme des gaz à effet de serre (GES) émis tout au long de son cycle de vie. L'évaluation de l'empreinte carbone des produits est un outil permettant aux entreprises de prendre de meilleures décisions en matière d'environnement et d'améliorer leur positionnement sur les marchés nationaux et internationaux.

Au Québec, l'approvisionnement en électricité est très majoritairement issu de centrales hydroélectriques, lesquelles n'émettent que très peu de GES. Cette caractéristique unique confère à plusieurs secteurs de l'économie québécoise un avantage considérable en comparaison d'autres pays.

C'est dans cette optique que le Ministère a financé un projet mené en collaboration avec le Centre international de référence sur le cycle de vie des produits, procédés et services (CIRAIG).

L'objectif était de quantifier l'avantage carbone d'une variété de produits québécois, pour ensuite promouvoir cet avantage. La production d'aluminium primaire, une activité requérant beaucoup d'électricité, a été sélectionnée comme cas d'étude pour ce projet.

Sommaire

Les résultats du projet révèlent que les émissions de GES générées lors d'une production d'aluminium primaire au Québec sont de 67 à 76 % inférieures à celles émises lors d'une même production au Moyen-Orient ou en Chine, et 19 % inférieures lorsque la comparaison se fait avec la Russie.
 

Avantage carbone de l'aluminium québécois

Description de l'activité étudiée

Le produit visé est l'aluminium primaire produit par électrolyse à l'aide de la technologie des anodes précuites (la technologie Söderberg n'est plus utilisée au Québec depuis 2014).

L'unité fonctionnelle se définit comme suit : produire 1 tonne d'aluminium primaire dans une cuve à anodes précuites,  pour la période 2010-2020. L'unité fonctionnelle fournit une référence par rapport à laquelle les intrants et les extrants, et ultimement les émissions de GES attribuables au produit, sont calculés.

Cycle de vie « berceau à la porte »de la production d'aluminium au Québec

Pour plus d’information sur le contenu de cette image, veuillez vous adresser à technologiesvertes@economie.gouv.qc.ca.

L'hydroélectricité du Québec : premier différenciateur

Les alumineries étant de très grandes consommatrices d'électricité, elles sont souvent localisées près de sources d'hydroélectricité. Leur mix électrique2 ne correspond donc pas aux moyennes nationales.

Le tableau suivant résume les mix électriques spécifiques à cette industrie dans chaque pays ou région de comparaison. Ces renseignements sont issus de l'International Aluminium Institute (IAI) et ont été obtenus à partir de la base de données ecoinvent 3.2.

Mode de génération électrique Chine Moyen-Orient Russie Québec
Hydroélectricité 10 % 0 % 95 % 100 %
Charbon 90 % 0 % 5 % 0 %
Gaz naturel 0 % 100 % 0 % 0 %

Méthodologie

Le référentiel méthodologique utilisé est le GHG Protocol – Product Life Cycle Reporting and Accounting Standard, un protocole de quantification internationalement reconnu pour les calculs d'empreinte carbone. Les frontières du système étudié ont été posées du « berceau à la porte », comme recommandé par ce protocole pour des produits intermédiaires3.

L'empreinte carbone de l'aluminium québécois a d'abord été calculée. L'empreinte carbone hors Québec est ensuite établie en remplaçant simplement le mix électriquequébécois par le mix électriquepour l'industrie de l'aluminium du pays ou de la région de comparaison. L'avantage carbone est la différence obtenue entre une empreinte carbone hors Québec fictive et l'empreinte carbone calculée pour une production québécoise. L'équation ci-dessous permet d'obtenir cet avantage carbone, en valeur relative :

Données utilisées

L'objectif du projet était d'obtenir un portrait global de la production d'aluminium au Québec. Les résultats ne concernent donc pas une usine en particulier.

Les données spécifiques au Québec pour la production des anodes, l'électrolyse d'aluminium et la coulée en lingots ont été colligées auprès des producteurs québécois par l'entremise des associations sectorielles suivantes :

  • Association de l'aluminium du Canada (AAC) : données d'exploitation de l'année 2014 pour les éléments les plus significatifs, notamment la consommation d'électricité pour l'électrolyse;
  • International Aluminium Institute (IAI) : données d'exploitation de l'année 2010 pour les autres éléments obtenues à partir de la base de données ecoinvent 3.1.

Limites de l'étude

Le cadre d'analyse de cette étude comporte certaines limites à considérer lors de l'interprétation des résultats, notamment :

  • la production de l'alumine est basée sur des données mondiales, tandis qu'une partie de celle-ci est réalisée au Québec. Il s'agit d'une modélisation en défaveur de l'empreinte carbone québécoise, ce qui minimise donc l'avantage carbone de l'aluminium québécois;
  • les résultats sont représentatifs d'un secteur et non d'une entreprise en particulier. Cela limite la précision des résultats, mais augmente leur champ d'application;
  • l'avantage carbone relatif (%) est dépendant des frontières du système étudié;
  • l'avantage carbone calculé reste potentiel, en raison des limitations en matière de modélisation et des données disponibles, mais il demeure réaliste.

Résultats

Les pays et régions sélectionnés pour la comparaison, soit la Chine, le Moyen-Orient et la Russie, sont les trois plus importants producteurs d'aluminium à l'échelle internationale.

Le secteur de l'aluminium de la Chine et du Moyen-Orient présente des mix électriques dont l'empreinte carbone est assez élevée comparativement à ce même secteur ailleurs dans le monde.

Le secteur de l'aluminium de la Russie, pour sa part, présente un mix électrique dont l'empreinte carbone est la plus faible du monde après le Québec (bien qu'elle soit environ dix fois plus élevée que celle du Québec).

Les résultats du projet indiquent que l'avantage carbone de l'aluminium québécois est très important, avec des émissions de GES de 67 à 76 % inférieures à celles du Moyen-Orient et de la Chine. Celui-ci diminue lorsque la comparaison se fait avec un mix électrique beaucoup moins carboné, comme celui du secteur de l'aluminium russe. L'avantage carbone québécois demeure toutefois intéressant, avec des émissions de GES 19 % inférieures à celles de la Russie.

De manière générale, le Québec présente donc un avantage carbone important comparativement à la très grande majorité des pays producteurs d'aluminium dans le monde.

Le facteur transport

L'effet de possibles distances de transport additionnelles (pour les intrants ou le produit étudié) occasionnées par une production ayant lieu au Québec plutôt qu'ailleurs a été évalué. Tout indique que s'il était requis, un transport additionnel ne viendrait pas modifier les conclusions. L'avantage carbone demeurerait donc important.

Variabilité des résultats

Des intervalles de variabilité ont été calculés afin d'établir une valeur minimum et maximum pour l'avantage carbone obtenu dans le cadre du projet, en tenant compte de la variabilité du procédé industriel ainsi que de certaines spécificités régionales.

Ces intervalles ont été obtenus en faisant varier les principaux facteurs qui contribuent à l'empreinte carbone de l'aluminium primaire, soit :

  • l'électrolyse : la quantité d'électricité, d'alumine et d'anode, et les émissions de procédé (CO2 et perfluorocarbures);
  • l'adaptation au contexte régional : la modification du jeu de données de production de l'anode.

Pour établir l'avantage carbone minimal, on compare la situation la plus défavorable au Québec à la situation la plus favorable dans le pays ou la région de comparaison. La valeur maximale de l'avantage carbone s'obtient, quant à elle, en comparant la situation la plus favorable au Québec à la situation la plus défavorable dans le pays ou la région de comparaison.

L'avantage carbone issu du mix électriquequébécois reste majeur, quelles que soient les pratiques industrielles considérées pour la comparaison avec la Chine et le Moyen-Orient.

En ce qui concerne la comparaison avec la Russie, où le secteur de l'aluminium peut compter sur un mix électrique très peu carboné, l'avantage carbone est très influencé par la modélisation du processus de production : des conditions d'opération défavorables pour les alumineries québécoises peuvent venir grandement réduire, voire inverser, l'avantage carbone québécois lorsque celui-ci est comparé avec une aluminerie russe qui serait plus efficace. À efficacité similaire, l'avantage carbone québécois reste toutefois important.

En outre, plus de 50 % de l'aluminium russe est produit à l'aide de la technologie Söderberg, qui engendre plus d'émissions de GES que la technologie des anodes précuites. Le cas le plus défavorable présenté ici constitue donc un cas extrême très peu probable.

Région de comparaison Variabilité de l'avantage carbone
Chine [de 67 % à 85 %]
Moyen-Orient [de 53 % à 79 %]
Russie [de -19 % à 47 %]

Vérification indépendante

Le projet du Ministère portant sur l'évaluation de l'empreinte carbone de divers produits québécois, mené en collaboration avec le CIRAIG, n'incluait pas la production d'aluminium primaire initialement. Ce secteur a été ajouté comme cas d'étude dans un second temps.

Le projet initial a fait l'objet d'un processus de revue critique, tant pour les aspects méthodologiques que pour les données utilisées. Un avis de vérification favorable a été émis par le comité réviseur de l'étude.

« Globalement, le réviseur considère que la méthodologie adoptée, les unités fonctionnelles choisies ainsi que les frontières des systèmes sont en adéquation avec les exigences du référentiel GHG Protocol et répondent aux objectifs de l'étude. Le rapport présente des conclusions nuancées sur des bases d'analyses de sensibilité qui abordent des situations extrêmes. »

– M. Rémi Bagard, RDC Environnement

L'évaluation de l'avantage carbone de l'aluminium québécois n'a donc pas fait l'objet d'une revue critique en soi puisqu'elle a été effectuée à la suite de la soumission du projet initial au comité réviseur de l'étude.

Cependant, la robustesse de la présente évaluation peut être vérifiée à l'aide des points suivants :

  • la méthodologie : la méthodologie utilisée est exactement la même que celle du projet initial ayant reçu l'avis de vérification favorable mentionné ci-dessus;
  • les données :
    • la très grande majorité des données sur la production d'aluminium et les mix électriques utilisés proviennent de l'IAI et de l'AAC et ont fait l'objet de révisions internes et externes;
    • la base de données d'inventaire utilisée est la même que celle du projet initial, soit ecoinvent.

En conséquence, le CIRAIG estime que les conclusions relatives à l'avantage carbone de l'aluminium québécois bénéficient du même niveau de confiance et de transparence que celles issues du projet initial.

Notes de référence

  1. Un cycle de vie partiel qui tient compte des étapes comprises entre l'extraction des matières premières et la fabrication du produit inclusivement.
  2. Le mix électrique correspond à la répartition des différentes sources d'énergies primaires consommées pour la production d'électricité.
  3. Produits servant d'intrants pour la production d'autres produits.
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