Dans l’industrie, la chaleur de récupération des processus industriels reste un moyen de compétitivité, mais aussi la principale source d’émissions de CO₂. Entre l’électrification, la biomasse, l’hydrogène et le gaz liquéfiés, le type d’énergie industrielle utilisé est large mais aussi complexe. Dans ce contexte, le propane industriel et le biopropane, occupent une place singulière avec une forte densité énergétique, une facilité de stockage et une compatibilité immédiate avec la plupart des équipements thermiques existants. Pour un site industriel non raccordé au réseau de gaz naturel, ces deux énergies forment souvent l’ossature de l’architecture énergétique.
Le panorama technique du gaz propane et du biopropane dans le mix énergétique industriel français
Le gaz propane et son équivalent renouvelable, le biopropane, occupent aujourd’hui une place importante dans le mix énergétique industriel français. Il est donc plus facile de trouver un fournisseur qui affiche les meilleurs prix.
La comparaison entre le propane, le gaz naturel, le fioul lourd et l’électricité dans les process thermiques
Le propane est parmi les combustibles liquides les plus énergétiques, avec un PCI d’environ 12,8 MWh par tonne, contre environ 11,6 MWh par tonne pour le fioul. Le gaz naturel, lui, a un PCI d’environ 10 à 11 kWh par m³, mais il nécessite un réseau de distribution, encore absent dans beaucoup de communes françaises. L’électricité reste très performante pour les usages demandant une grande précision ou une modulation très progressive, mais la puissance disponible peut devenir un frein pour les besoins fortement énergivores ou dans les zones rurales où les capacités de raccordement sont limitées.
Lorsqu’un process industriel exige une flamme stable, une montée rapide en température ou un fonctionnement en pointe sans surcharge du réseau électrique, le propane et le biopropane sont les meilleures options. C’est principalement vrai pour les zones non desservies par le gaz de ville où le propane fournit un approvisionnement sécurisé et dimensionné aux besoins de fours, de séchoirs ou de chaudières de process.
Les caractéristiques physico-chimiques du propane et du biopropane
Le propane et le biopropane sont deux gaz de pétrole liquéfiés (GPL) qui partagent la même formule chimique C3H8. Cette identité moléculaire correspond à un pouvoir calorifique inférieur d’environ 12,8 kWh/kg et un PCS proche de 13,8 kWh/kg, soit l’un des plus élevés parmi les combustibles usuels. Le pouvoir calorifique du GPL permet de comparer la quantité de chaleur disponible à partir d’une masse donnée de produit et explique pourquoi de nombreux procédés intensifs en énergie privilégient encore le propane.
À l’état liquide, le propane a une masse volumique d’environ 0,58 kg/litre à son point d’ébullition, ce qui permet un stockage nettement plus compact que celui du gaz naturel comprimé. Sa pression de vapeur impose l’utilisation de réservoirs conformes à la directive relative aux équipements sous pression.
Les normes, les certificats et les spécifications produit
Les mélanges de GPL utilisés comme carburant sont encadrés par la norme EN 589, qui prévoit les exigences relatives à la teneur en soufre, à la pression de vapeur, aux résidus ou encore au caractère corrosif du produit. Pour les usages énergétiques, la norme ISO 9162, fixe les spécifications applicables aux GPL distribués comme combustibles. S’agissant du biopropane, des schémas de certification comme ISCC PLUS ou REDcert assurent la traçabilité de la biomasse utilisée et la conformité aux exigences de la directive européenne sur les énergies renouvelables (RED II / RED III).
Le fournisseur doit démontrer qu’un volume équivalent de biopropane a été produit et injecté dans son réseau, même si, physiquement, l’utilisateur final reçoit un mélange indifférencié de propane et de biopropane.
La chaîne de valeur du biopropane
Le biopropane actuel provient majoritairement de bioraffineries HVO. Dans ces unités, des huiles végétales (colza, tournesol) et surtout des résidus organiques (huiles de cuisson usagées, graisses animales, sous-produits industriels) sont hydrotraités pour produire du biodiesel, du biokérosène et du biopropane en coproduit.
Les volumes européens de biopropane sont encore limités (environ 250 000 tonnes par an), alors que la consommation totale de GPL atteint environ 34 millions de tonnes. Toutefois, les projections annoncent une montée en puissance avec un potentiel de 2 millions de tonnes d’ici 2030.
La décarbonation des procédés thermiques industriels par la substitution propane/biopropane
La transition du propane vers le biopropane réduit l’empreinte carbone des procédés thermiques industriels, avec les performances et les infrastructures existantes.
La conversion de brûleurs industriels fioul vers le propane
La conversion d’un brûleur fioul vers un brûleur propane permet de réduire rapidement les émissions de CO₂ et de polluants, notamment le SO₂, quasiment absent dans le propane. Le propane donne aussi une combustion plus stable que le fioul, ce qui peut améliorer le rendement du four.
Sur le plan technique, le changement consiste surtout à remplacer les brûleurs par des modèles gaz, adapter le réseau interne et mettre à jour les sécurités flamme. La structure du four et l’isolation sont généralement conservées, ce qui limite les investissements. Enfin, le biopropane ne demande aucune modification supplémentaire, car il est entièrement compatible avec les installations fonctionnant au propane.
Le biopropane dans les séchoirs industriels agroalimentaires
Dans l’agroalimentaire, l’adoption du biopropane dans les séchoirs à céréales, au malt ou aux produits laitiers répond à un double impératif : garantir la sécurité d’approvisionnement dans les zones rurales et réduire l’empreinte carbone des productions. Selon les études de l’ADEME, l’utilisation de biopropane permet de diminuer de 70 à 80 % les émissions de CO₂ d’un séchoir par rapport au propane fossile.
De nombreux sites industriels ont déjà contractualisé avec des fournisseurs afin de sécuriser une part déterminée de biopropane dans leurs livraisons en citerne.
La substitution du gaz naturel au biopropane dans les chaudières à vapeur de process
Pour les sites non raccordés à GRDF, ou confrontés à des contraintes de capacité de réseau, la bascule du gaz naturel vers le propane ou le biopropane dans les chaudières à vapeur est une option de plus en plus étudiée. Le but est de conserver la chaudière, mais d’adapter le train de brûleurs et le système de régulation pour fonctionner au GPL liquéfié stocké sur site. Dans la papeterie ou la chimie, la vapeur de process doit être disponible instantanément et en grande quantité ; cette méthode limite l’exposition aux coupures de gaz de réseau et aux pics de prix spot.
La compatibilité des chaudières gaz existantes doit être vérifiée, mais de nombreuses générations d’équipements sont déjà homologuées pour fonctionner avec du gaz naturel et du propane, moyennant une reconfiguration des gicleurs et du réglage air/gaz.
La réduction des émissions de CO₂, de NOx et de SO₂
Le propane émet environ 272 g de CO₂ par kWh sur l’ensemble de son cycle de vie, selon la Base Carbone de l’ADEME. Le biopropane, lui, se situe entre 60 g et 74 g de CO₂ par kWh. Cela qui donne une baisse des émissions jusqu’à plus de 80 %. C’est un atout important pour les sites industriels dont les émissions directes (Scope 1) proviennent surtout de leurs consommations de gaz. Par rapport au fioul, la réduction dépasse souvent 80 % lorsque le biopropane remplace entièrement le combustible.
Les émissions de NOx dépendent surtout du type de brûleur et de la température de combustion. Les brûleurs propane dits «basse émission», sont conçus pour respecter les limites réglementaires actuelles. Quant au SO₂, il est quasiment absent avec le propane et le biopropane, ce qui réduit les émissions acidifiantes et améliore la qualité de l’air autour des installations.
Les scénarios de trajectoires net zéro
Dans le cadre des engagements SBTi, de plus en plus d’industriels construisent des trajectoires Net Zéro qui prévoient une réduction progressive de l’usage des combustibles fossiles. Pour les sites dont les procédés ne peuvent pas être électrifiés ou basculer vers la biomasse à court terme, le biopropane est un moyen rapide pour diminuer les émissions.
La décarbonation s’appuie sur une combinaison d’actions ; la transition du fioul vers le propane puis vers le biopropane, l’amélioration du rendement des équipements thermiques et l’ajout éventuel de technologies hybrides comme les pompes à chaleur haute température pour réduire la consommation de combustible.
La conception d’architectures énergétiques hybrides intégrant le propane et le biopropane
La conception d’architectures énergétiques hybrides ouvre la voie à des systèmes plus flexibles, plus sobres en carbone et adaptés aux besoins industriels difficiles à électrifier.
Le couplage propane/biopropane – solaire thermique pour la production d’eau chaude de process
Pour les besoins d’eau chaude de process compris entre 40°C et 90°C (lavage, NEP, pasteurisation, chauffage indirect), les systèmes hybrides qui associent le solaire thermique et une chaudière propane/biopropane sont performants. Le solaire assure la couverture de base et une partie des besoins en mi‑saison ; le gaz prend le relais lors des pics de consommation ou en période de faible ensoleillement.
Cette configuration énergétique permet de réduire la consommation de gaz de 20 % à 50 %, selon la localisation et le profil de charge du site, avec un niveau maximal de sécurité d’approvisionnement.
La micro-cogénération et les chaudières hybrides gaz/pompe à chaleur dans l’industrie légère
Dans l’industrie légère, la micro-cogénération au gaz et les chaudières hybrides qui associent le propane/biopropane et une pompe à chaleur air/eau se développent rapidement. L’idée est de produire simultanément de la chaleur et de l’électricité sur site, avec un rendement global pouvant dépasser 90 %, ou de piloter intelligemment la répartition entre PAC (quand le COP est élevé) et la chaudière à gaz.
Les systèmes multi-énergies pour les sites non raccordés au réseau GRDF
La biomasse (plaquettes, granulés) peut couvrir la base de la demande de chaleur à basse température alors que le propane prend le relais pour les pointes, les process haute température ou les phases transitoires. Le photovoltaïque réduit la consommation électrique globale, en particulier pour les auxiliaires (les pompes, les ventilateurs, l’instrumentation, le froid). Un tel système multi-énergies limite la dépendance à une seule filière et améliore la sécurité d’approvisionnement sur le long terme.
Cette hybridation nécessite une réflexion sur les interfaces de contrôle et sur le dimensionnement des stockages. Un schéma de gestion technique centralisé devient alors indispensable pour arbitrer intelligemment les différentes sources.
L’optimisation des bascules de charges et la stratégie fuel-switch pilotée par GTB/EMS
La modernisation des systèmes énergétiques est basée sur la capacité à ajuster en continu l’usage des différentes énergies. Une GTB ou un système de management énergétique peut gérer ces bascules en temps réel en tenant compte du coût instantané de l’électricité, du propane et du biopropane, des exigences de production ainsi que des limites de puissance imposées par le réseau électrique. L’ajout d’un prix carbone interne permet d’orienter ces choix vers les options les moins émettrices, en cohérence avec les engagements SBTi. Dans ce cadre, travailler avec le propane et le biopropane devient un avantage pour la direction énergie.
Distribution, stockage et sécurité des installations de propane et de biopropane sur les sites industriels
La distribution, le stockage et la sécurisation des installations de propane et de biopropane permettent de garantir un fonctionnement industriel fiable, performant et conforme aux exigences réglementaires.
Le dimensionnement des stockages aériens et enterrés
Le dimensionnement d’un stockage propane ou biopropane dépend surtout du volume nécessaire pour assurer l’autonomie souhaitée, de l’espace disponible sur le site et des règles de sécurité. Les réservoirs, qu’ils soient aériens ou enterrés, existent dans des capacités qui vont de quelques mètres cubes à plusieurs dizaines. Pour les usages sensibles, on vise en général deux à quatre semaines d’autonomie, afin de couvrir les délais de livraison et les aléas climatiques ou logistiques.
Les réservoirs enterrés apportent une meilleure protection mécanique et s’insèrent mieux dans l’environnement, mais demandent une surveillance renforcée de la corrosion et du drainage. Les réservoirs aériens, plus simples à contrôler et à entretenir, nécessitent en revanche de respecter des distances de sécurité exigeantes et d’être protégés contre le soleil et les risques d’incendie externe.
La réglementation ICPE, ATEX et PED appliquée aux parcs de stockage et aux postes de détente
Les installations industrielles utilisant du propane ou du biopropane relèvent généralement de la réglementation ICPE. Les zones de détente, les vannes, les vaporiseurs et les trains de régulation sont classés en zones ATEX, ce qui impose une sélection rigoureuse du matériel électrique, des détecteurs et des dispositifs de sécurité associés. Les réservoirs doivent, quant à eux, être conformes à la directive européenne PED relative aux équipements sous pression, incluant des contrôles périodiques et des épreuves réglementaires obligatoires.
Pour un exploitant, la maîtrise de ces exigences réglementaires permet d’éviter les non‑conformités, mais aussi de prendre en compte la sécurité dès la conception d’un nouveau parc de stockage ou lors d’une extension de capacité.
Les méthodes de sécurité opérationnelle
Les détecteurs de gaz positionnés en points bas, les vannes d’isolement automatiques et les systèmes de coupure d’urgence sont la première barrière. Viennent ensuite les moyens de confinement et de lutte incendie, dimensionnés en cohérence avec les scénarios d’accident identifiés dans l’étude de dangers et le Plan d’Opération Interne (POI).
Pour renforcer ces dispositifs, une bonne pratique consiste à simuler les fuites potentielles sur modèle 3D (CFD simplifiée) afin de valider l’emplacement des détecteurs et des points d’isolement. Les exercices réguliers avec les équipes internes et les services de secours locaux permettent de tester la réactivité du dispositif.
La gestion logistique et la continuité d’approvisionnement
Des contrats cadres avec des acteurs reconnus permettent de sécuriser des volumes, des délais d’intervention en cas d’urgence et parfois une priorité de livraison lors d’épisodes de tension sur le marché. L’accès à un espace client digital pour suivre les consommations, planifier les réapprovisionnements ou analyser les historiques permet d’ajuster les paramètres d’exploitation.
Pour les sites utilisant plusieurs sources d’énergie, il est indispensable de coordonner les livraisons de GPL, la disponibilité de la biomasse et la manière d’acheter l’électricité sur les marchés. Un pilotage relié à l’EMS du site permet d’avoir une vue d’ensemble du mix énergétique et de son coût global, ce qui rend les échanges plus fluides avec la direction financière et la direction RSE.
Le rétrofit et la modernisation d’équipements thermiques industriels pour le passage au propane
Le rétrofit et la modernisation des équipements thermiques industriels pour passer au propane est une manière rapide de réduire l’empreinte carbone et de prolonger la durée de vie des installations existantes.
L’adaptation des rampaes de brûleurs à air soufflé et atmosphériques
Le rétrofit des lignes de brûleurs fioul vers une alimentation au propane s’appuie fréquemment sur des équipements proposés par les fabricants. Ces constructeurs disposent de kits de conversion ou de brûleurs neufs configurables pour différents types de gaz. Un dimensionnement rigoureux des rampes, des buses et des ventilateurs permet de garantir une flamme stable, une bonne homogénéité de température et le respect des limites d’émissions de NOx.
Une vigilance particulière doit être accordée aux conditions d’aspiration de l’air de combustion, à l’équilibrage des débits sur les lignes multi‑brûleurs ainsi qu’à la compatibilité des matériaux avec les propriétés du GPL.
La calibration des systèmes de régulation et des automatismes
Les systèmes d’automatismes doivent être reconfigurés pour gérer correctement les nouvelles courbes de chauffe, les seuils de pression gaz, les temps de purge et les séquences de sécurité. Une mauvaise calibration peut annuler une partie des gains attendus sur la performance énergétique et la qualité produit. Une phase de mise au point avec tests par paliers de charge, une mesure continue d’O₂ et un relevé de consommations permettent d’ajuster les paramètres PID et les consignes d’excès d’air.
Le contrôle de combustion, la mesure d’O₂ et le pilotage des excès d’air pour la haute performance énergétique
La mesure en continu de l’O₂ dans les fumées, associée à un régulateur dédié, permet de limiter l’excès d’air et d’assurer une combustion sûre et conforme aux seuils de CO imbrûlé.
Dans une démarche d’amélioration continue, les courbes d’O₂,, les températures de fumées et les consommations de gaz avant et après le réglage montrent généralement un retour sur investissement rapide, souvent inférieur à deux ans. Ce pilotage devient encore plus important lorsque la part de biopropane augmente, car chaque kWh économisé génère un bénéfice économique plus élevé en raison du coût supérieur du biocombustible.
La mise en conformité après la conversion
Tout projet de conversion vers le propane doit se conclure par une phase de réception formelle avec des épreuves des équipements sous pression, des tests de sécurité, une inspection des zones ATEX et une vérification des dispositifs de détection incendie. Des organismes agréés interviennent pour valider la conformité aux exigences ICPE, PED et ATEX.
Le propane et le biopropane s’imposent aujourd’hui comme des moyens pour moderniser les process énergétiques industriels. Ils sont compatibles avec les équipements existants et capables d’accompagner progressivement la décarbonation des sites.