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Granules à griller

Energex, un pionnier des granules de bois, a développé son propre procédé de torréfaction et cible l’alimentation de centrales énergétiques.


14 mars 2013
Par Scott Jamieson


Sujets
John Arsenault, vice-président de Granules Combustibles Energex au Québec, et un échantillon de granules torréfiés. Une chargeuse Caterpillar 972G (page de gauche) transporte des matériaux bruts dans la cour de Granules Combustibles Energex à Lac-Mégantic.

John Arsenault se promène à travers le pays avec pour bagage, à l’arrière de son véhicule VUS, ce qui semble représenter l’avenir de l’industrie des granules. Le vice-président de Granules Combustibles Energex inc., division Québec, garde en effet avec lui sur le siège arrière, un sac de 40 livres de granules torréfiés, prêt à faire la démonstration à des clients potentiels, à des politiciens ou encore à des journalistes en reportage sur la biomasse, de ce que lui et plusieurs autres dans l’industrie considèrent être la prochaine génération de combustibles solides faits à partir de biomasse. Ces granules de bois à l’allure de charbon font partie de plusieurs centaines de livres de granules fabriqués dans une usine pilote aux installations de la compagnie à Lac-Mégantic, près de la frontière du Maine.

« Il y a beaucoup de discussions autour des granules torréfiés, spécialement dans les milieux académiques, lance, depuis le stationnement de l’usine, ce vétéran de l’industrie. Mais combien parmi nous transportent avec eux un échantillon de 40 lb dans leur véhicule? Combien d’entreprises en ont fabriqué des centaines de livres selon un procédé qui peut être porté à plus grande échelle en très peu de temps? Probablement seulement nous. »

Il y a en effet beaucoup de discussions concernant ce combustible de biomasse solide, plus dense et imperméable, mais bien peu en fait de production concrète. La Wood Pellet Association of Canada (WPAC), sous l’œil expérimenté de Len Fox, récemment retraité de la firme Premium Pellets de Vanderhoof en Colombie-Britannique, compte sur un sous-comité chargé d’étudier les technologies de torréfaction. Cependant, cette initiative n’a été lancée qu’au printemps dernier et n’en est qu’au stade de l’ingénierie et de la faisabilité. Il existe des usines fabriquant des granules torréfiés en Europe, mais là également le procédé est encore naissant. Voilà où M. Arsenault et son procédé-maison entrent en scène.

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Energex est un véritable pionnier des granules ayant contribué à introduire le produit chez des géants mondiaux de la biomasse comme la Suède (voir l’encadré). L’usine principale de Lac-Mégantic fut construite par la pétrolière Shell en 1982, en réponse à la crise énergétique des années 1970. Conçue pour desservir le marché du vrac industriel de l’est des États-Unis, elle a été exploitée sous la bannière Shell jusqu’en 1993, alors qu’un groupe d’investisseurs privés en pris le contrôle. À cette époque on effectua quelques modifications, comme l’addition d’une ligne d’ensachage et la conversion vers les résidus de scieries pour permettre à l’usine de cibler le marché en pleine croissance du chauffage résidentiel.

En 2000, les propriétaires ont fusionné deux usines améri-caines de granules en une seule usine plus grande à Mifflinton, en Pennsylvanie. Cette usine a depuis été modernisée et agrandie, avec une mise à jour complète en 2007. Cette même année, une compagnie à capital de risque de Pennsylvanie, DFJ Element, spécialisée dans les énergies vertes, devint propriétaire majoritaire de la compagnie, et exploite depuis les deux usines : celle de Lac-Mégantic et celle de Mifflinton.

Ces usines ont une capacité annuelle respective de 120 000 et 100 000 tonnes, les deux possèdent la même puissance explique John Arsenault, mais l’usine américaine traite le bois franc. La combinaison des deux opérations fait de la compagnie un joueur majeur du secteur des granules en Amérique du Nord.

Un hiver difficile
À l’heure actuelle, 95 % de la production de l’usine québécoise est destinée au marché du chauffage résidentiel américain, marché volatil s’il en est un, pour faire des affaires en cette période.

Durant l’hiver 2008-2009, nous ne pouvions suffire à la demande. Nous avons presqu’été à court de provisions, si bien que nos coûts d’approvisionnement en matériaux bruts ont grimpé et nous avons eu recours à de nouvelles sources, comme les copeaux de bois en complément à nos résidus de scieries. Les coûts des granules grimpèrent également mais compte tenu du prix du mazout, il n’y avait pas de problème. Au cours de l’été 2009, nous avons stocké beaucoup de matériaux bruts pour éviter de se retrouver en situation de pénurie, mais en novembre 2009 nous avons été très durement touchés : l’offre était trop abondante, l’hiver était doux et le prix du mazout beaucoup plus bas. Si bien que nous avons dû, pour rétablir la situation, arrêter la production pour une grande partie de l’hiver. »

Cette dure réalité donna du temps à John Arsenault pour accélérer quelques projets. Précisons d’abord que l’effondrement du marché nord-américain des granules en novembre 2009 ne frappa pas seulement Energex. Bien peu dans l’industrie avaient vu venir cette situation; mais en repensant à cette période, John Arsenault a mis le doigt sur quelques paramètres qui auraient pu aider alors à prédire l’effondrement, si seulement l’industrie avait su quels signaux surveiller.

« Il y a plusieurs facteurs, mais ça se résume à la différence de prix entre le mazout et les granules de bois à la fin de la saison de chauffage. À titre de propriétaires de maison, nous jetons un coup d’œil à nos coûts de chauffage à la fin de l’année et nous disons : je dois faire quelque chose, ou bien je suis satisfait. À l’été 2008, la différence de prix était suffisamment importante pour amener bien des propriétaires à faire quelque chose, et nous avons connu une excellente saison 2008-2009. Nous étions si occupés à maintenir le rythme et à augmenter nos prix que nous n’avons pas réalisé ce qui se produisait. Nous étions au milieu d’une récession, les prix du mazout étaient tombés de façon significative et les prix des granules avaient grimpé. La différence de prix s’était estompée. Les ventes du printemps étaient encore bonnes parce que les gens appréhendaient une pénurie. Si bien que nous n’avons pas vu venir la catastrophe jusqu’à ce qu’elle nous frappe en novembre. »

En fait, le prix du mazout au litre (selon Statistiques Canada) atteignit 1,29 $ à Montréal en juillet 2008 créant une brèche importante. Un an et une récession plus tard, le prix était tombé juste au -dessus des 71 cents le litre. En juillet dernier, le prix du mazout à Montréal avait grimpé à nouveau autour de 87 cents le litre, plaçant ainsi l’industrie dans une position plus favorable en prévision d’une saison meilleure pour l’hiver qui vient. Du moins, c’est ce que prévoit John Arsenault.

« Nous serons en mesure de confirmer ces prévisions cette année, mais il semble bien qu’un prix du mazout d’au moins 75 à 80 cents le litre, créant un différentiel de 15 pour cent, soit un facteur clé. Il en existe d’autres, par exemple un autre hiver très doux ferait mal, mais nous prévoyons que la demande sera meilleure de beaucoup cette année. Les inventaires sont très élevés un peu partout de sorte que les prix ne seront pas fantastiques, mais au moins la demande sera là. »

Avenir prometteur
Prédire des conditions de marché difficiles est une chose, y répondre en est une autre. C’est là qu’entre en scène le second projet de M. Arsenault. L’entreprise Energex a profité du ralentissement du marché de l’hiver dernier pour accélérer le développement du projet de torréfaction de granules.

« C’est une question de nécessité, explique le vice-président. Il est difficile d’investir dans de nouvelles technologies et le développement de marché lorsque les marchés sont déprimés, mais nous ne pouvons nous permettre d’attendre, comme compagnie ou comme industrie. Des choses comme le développement de marché pour le chauffage résidentiel, c’est très bien mais ça prendra beaucoup de temps pour faire augmenter les volumes de façon significative. Disons, par exemple, qu’au cours des 10 prochaines années, nous doublons le volume pour atteindre 120 000 tonnes dans ce secteur (au Québec), il y a alors deux problèmes. Nous n’ajoutons que 60 000 tonnes alors qu’au cours de la seule dernière année au Canada, une plus grande capacité de production que cela s’est ajoutée. Et nous mettrons 10 ans pour y arriver. On ne peut pas survivre à une autre décennie à ce rythme. Nous devons créer un effet choc dans le marché, et non pas nous plaindre. »

Pour un effet rapide et de grande intensité, John Arsenault et ses collègues de l’association des producteurs de granules (WPAC) ciblent le secteur des centrales énergétiques canadiennes alimentées au charbon. Nous sommes une nation riche en hydro-électricité, mais des régions du pays brûlent toujours une grande quantité de charbon pour répondre aux demandes de pointe. On brûle au pays quelque 58 millions de tonnes de charbon dont 51 millions pour l’alimentation de centrales énergétiques, principalement en Alberta, en Ontario et en Nouvelle-Écosse.

« On comprend l’intérêt. Si nous pouvions décrocher une proportion de seulement cinq pour cent de ce volume en cogénération, nous créerions alors un marché pour plus de granules que ce qu’on produit actuellement partout au Canada. C’est de ce genre de stabilité dont nous avons besoin pour croître dans ce secteur. L’Ontario Power Generation (OPG) démontre de l’intérêt, et nous commençons à en percevoir aussi de la part des services publics provinciaux. »

Le vice-président Arsenault et la WPAC ont activement travaillé à ce dossier en rencontrant des comités du Sénat, des représentants de ministères fédéraux et des ministres provinciaux. De plus, ils feront une présentation cet automne lors d’une rencontre sur la production d’énergie qui se tiendra à Calgary. Tout cela est encourageant, mais John Arsenault prévient l’industrie qu’elle devra fabriquer le bon produit pour en venir à une entente.

Fabriquer le bon produit
« Les granules de bois représentent un excellent carburant solide, mais ils ont leur limite. Ces centrales possèdent de vastes zones d’entreposage au grand air, ce qui convient au charbon. Les granules, pour leur part, réagissent mal à l’eau.

Une proportion de 90 pour cent des plaintes émises dans le marché résidentiel concerne le taux d’humidité, et nous fournissons pourtant ces granules en sacs. Ils ne se désagrègent pas nécessairement de façon convenable dans les équipements des centrales, et leur contenu énergétique est beaucoup plus bas. Tout ce que nous pouvons faire pour résoudre ces problèmes fera de nous de meilleurs fournisseurs et facilitera la décision de ces producteurs d’énergie. C’est là qu’entrent en jeu les granules torréfiés. »

Energex a mis au point un procédé de torréfaction de ses propres granules qui s’harmonise à son procédé de production, sans ajouter de coûts significatifs. Le laboratoire de contrôle de la qualité de la compagnie a servi de point de départ, le procédé a ensuite été déplacé dans une petite usine pilote qui ensache des sacs de 40 lb. Selon M. Arsenault, cette usine sera prête dès l’an prochain à être exploitée à une échelle de grande production.

« On joue avec ce procédé-maison depuis quelques années, l’hiver dernier toutefois, nous avons eu le temps de nous assurer qu’il pouvait être porté à une plus grande échelle. C’est ce que nous devons faire. À titre expérimental, l’Ontario Power Generation (OPG) de concert avec quelques producteurs d’énergie des États-Unis, ont donné mandat au groupe Centre for Energy Advancement through Technical Innovation (CEATI) de tester les qualités des granules torréfiés comme combustible renouvelable. Nous avons fourni un sac de 40 lb pour les tests en laboratoire et nous allons sous peu passer à des échantillons plus volumineux. »

Il prévoit leur envoyer un échantillon de 50 tonnes cet automne, suivi, espère-t-il, d’un échantillon de 5000 tonnes au début du printemps 2011. « Et il y a d’autres gens intéressés à suivre les résultats de cette livraison de 5000 tonnes. Ça leur servira de preuve que l’opération peut être faite à grande échelle et qu’il s’agit d’une source fiable de combustible. »

Il se dit confiant que ce nouveau combustible puisse être fabriqué à coût compétitif sur une échelle industrielle. L’objectif est de porter l’entière production de l’usine sous forme torréfiée. L’opération est possible, tient-il à souligner, en grande partie parce que le procédé a été conçu selon le point de vue d’un producteur de granules. D’entrée de jeu, les gaz créés par le procédé de torréfaction seront réutilisés dans le brûleur de l’usine, limitant de la sorte les répercussions sur l’équilibre énergétique de l’usine.

« Nous n’avons pas abordé ce projet avec le regard d’un chercheur. Nous ne voulions pas attendre pour en arriver à produire le super granule parfait. Nous devons effectuer ce développement dans la perspective d’un producteur industriel de granules avec les besoins réels des clients en tête. Un exemple du cheminement a été de savoir jusqu’où nous devions développer le procédé. Avons-nous vraiment besoin des granules super foncées de 10 000 BTU par livre, tels que mentionnés ou fabriqués par certains chercheurs en laboratoire? Bien sûr, ils obtiennent des résultats impressionnants sur papier, mais vous perdez beaucoup de la masse au cours du procédé. Si vous ne capturez pas ce gaz sur le site même, il y a une lourde perte. De plus, ces granules deviennent cassants, engendrant plus de poussière que nous ne voulons.

Dans le monde concret, les avantages de ces granules dégageant 10 000 BTU et plus sont diminués en raison de leurs inconvénients et de leurs coûts. Ce que nous fabriquons ici, ce sont des granules de 9000 BTU seulement, mais c’est déjà beaucoup mieux que les granules standards de 8000 BTU/lb. Et le produit est imperméable, il se pulvérise en fine poussière, il se présente sous une forme livrable et il est durable. Pour notre exploitation, de même que pour 80 pour cent des usines de granules en Amérique du Nord, il s’agit d’un meilleur compromis. Nous pourrions commencer à le livrer dès l’an prochain. Nous ne pouvons nous permettre d’attendre la venue du super granule. »   

Ironie du marché
John Arsenault de l’entreprise Granules Combustibles Energex, aime bien raconter cette histoire qui met en évidence l’ironie du sort d’une nation comme le Canada en recherche désespérée de marché.

« Au début des années 90, la Suède mettait en vigueur une taxe du carbone en vue de réduire la dépendance du pays à l’égard des carburants fossiles. C’est un concept qui fait peur ici, mais les résultats sont intéressants. Les producteurs d’énergie se mirent à chercher d’autres approches afin d’éviter de payer cette taxe, et l’idée des granules de bois fit son apparition. »

À cette époque en Suède, il n’y avait pas de fabricant de granules de bois en mesure de fournir les volumes requis pour les tests industriels. Les producteurs d’énergie importèrent des granules pour les essais en usine et l’opération fut un succès. Ils approchèrent donc les scieries locales pour les encourager à fabriquer des granules à partir de leurs résidus de sciage, créant de la sorte une industrie qui n’existait pas encore. Le gouvernement y alla d’incitatifs, puis le marché du chauffage résidentiel se mit à croître.

« À l’heure actuelle, la Suède brûle plus de combustibles renouvelables que de carburants fossiles, un succès retentissant en moins de 20 ans. Le pays est maintenant le plus grand consommateur et producteur de granules de bois. L’ironie dans tout cela? Les tout premiers chargements de granules pour les tests industriels provenaient de notre usine. Nous leur avons livré deux chargements de 5000 tonnes chacun en 1991 en vue de les aider à démarrer le projet, mais nous ne trouvons toujours pas de marché ici, de préciser John Arsenault d’un ton exaspéré. »   

Chef de file en sécurité
Il y a maintenant presque 30 ans que Shell a construit l’usine de granules Energex à Lac-Mégantic et les traces de l’entreprise pétrolière sont encore visibles. Alors que l’industrie des granules continue encore aujourd’hui à faire face à des problèmes de sécurité en matière d’incendie et d’explosion, Shell semblait déjà avoir les réponses en 1982 : construire l’usine comme s’il s’agissait d’une raffinerie de pétrole.

« Vous observerez ici des détails que vous ne retrouverez dans aucune autre usine de granules, explique le vice-président Arsenault en parcourant la zone de transformation de la fibre. » En montrant du doigt ce qui ressemble à un projet scientifique des années 70, il poursuit. « Nous disposons de systèmes de détection d’explosion comme celui-là dans les endroits à risque de l’usine, comme autour des silos de fibre sèche, des broyeurs. Nous comptons bien sûr sur des systèmes de détection d’étincelles Flamex, mais ces systèmes sont différents. Ils détectent la plus petite augmentation de pression et réagissent immédiatement avec du halon ou un autre gaz inerte. Nous fabriquons un carburant ici, et Shell avait construit l’usine en conséquence. Des explosions vont se produire, nous le savons par expérience. Ici elles sont limitées pour en minimiser les dégâts. »

L’usine compte également sur un système de ventilation élaboré en vue de réduire les risques d’explosion. Par exemple, les portes de garage sont faites de panneaux de plastique qui, en présence de forces explosives, sont soufflés vers l’extérieur. Et les fenêtres de la partie supérieure sont articulées et sur un câble de traction pour leur permettre également de relâcher de la pression. Récemment, afin d’en améliorer la durabilité, on a procédé au remplacement des cyclones de dépoussiérage de l’usine par des modèles en acier inoxydable fournis par l’entreprise Rodrigue Métal. Les évents de ces systèmes sont dirigés vers l’extérieur également.

« Il y a des gens dans cette industrie, c’est bien connu, qui ont essayé de s’en tirer avec des systèmes de protection d’incendie inadéquats, et ça nous rend la vie difficile à tous. Nous devons, en tant qu’industrie, régler ça. Les normes commencent à devenir plus strictes ici et aux États-Unis. C’est bien puisque ça va placer tout le monde sur un pied d’égalité. Pendant ce temps, nous continuons d’exploiter une usine très sécuritaire. »

L’usine avait été construite pour recevoir un vaste éventail de matériaux bruts, ce qui a permis à Energex au cours des dernières années de convertir ses approvisionnements qui étaient composés presqu’à 100 % de sciure de bois vers un mélange de produits de bois. Après un échantillonnage pour en déterminer le contenu en humidité et en cendre, les matériaux sont dirigés vers un silo s’il s’agit de matériaux secs, ce qui est peu fréquent, plus souvent, ils sont entreposés puis dirigés vers l’usine à l’aide de chargeuses sur roues Cat ou Komatsu. Les équipements de transformation peuvent se charger de morceaux d’une taille allant jusqu’à 4 pouces; en effet, dans les empilements on trouve entre autres des éboutures de sciage.

Après le déchiquetage vient le séchage à l’aide d’un nouveau séchoir à feu direct MEC 13 pi x 48 pi à triple passe installé en 2008. Il s’agit du plus gros modèle qui pouvait être installé compte tenu de l’espace existant en plein cœur de l’usine. On déchiquète à nouveau avant d’aller à la fabrication de granules proprement dite, on ajoute de la vapeur provenant de la chaudière à biomasse et on alimente les cinq machines à granules de l’usine.

« Ces dernières ont été conçues à l’origine pour l’industrie de l’alimentation, pour cette raison, elles requièrent beaucoup d’entretien. Nous prévoyons investir dans de nouveaux équipements dans un proche avenir. »

L’usine peut emmagasiner sur le site jusqu’à 5000 tonnes dans un entrepôt couvert. Ceci grâce à la clientèle du secteur industriel qui a marqué les débuts de l’entreprise. On y place les granules refroidis ou on les envoie directement à la ligne d’ensachage. La ligne originale installée en 1993 lorsqu’on effectua un changement d’orientation de marché, passant du secteur industriel au secteur résidentiel, nécessitait huit travailleurs par quart qui réussissaient à ensacher 80 tonnes. La ligne d’ensachage actuelle, ajoutée en 2000, ne requière que deux travailleurs pour ensacher 150 tonnes. Elle est constituée d’une ensacheuse de marque Premier Tech travaillant à un rythme de 23 à 24 sacs par minute, d’un palettiseur automatique Faiveley et d’une emballeuse à pellicule sur 5 côtés de marque Muller pour une protection climatique.

Même à ce stade, John Arsenault voit des avantages à passer aux granules torréfiés. « Nous placerions le même contenu énergétique dans un plus petit sac, et les problèmes d’humidité, qui constituent 90 % de nos plaintes disparaitraient. »