Publié le 15 octobre 2025 16h59. Une étude de l’Université d’État de Caroline du Nord révèle que l’industrie papetière américaine pourrait significativement réduire son empreinte carbone en adoptant des technologies plus propres, notamment l’électrification et l’utilisation de biomasse, sans pour autant compromettre sa production.
- Le remplacement du gaz naturel par l’électricité et la biomasse pourrait réduire les émissions de certaines usines jusqu’à 61 %.
- L’amélioration de l’efficacité énergétique, notamment lors du processus de séchage du papier, est également un levier important.
- Les usines intégrées, bien que représentant la plus grande part des émissions, ont un potentiel de décarbonisation important grâce à l’utilisation de déchets de bois.
L’industrie papetière américaine, quatrième consommateur d’énergie industrielle du pays, est sous pression pour réduire ses émissions de gaz à effet de serre. Une nouvelle étude de l’Université d’État de Caroline du Nord (NC State) propose des pistes concrètes pour atteindre cet objectif, en analysant les spécificités des différents types d’usines.
Les chercheurs ont distingué quatre catégories d’usines : celles utilisant des fibres vierges ou recyclées, et celles qui sont intégrées (transformant le bois en pâte et papier sur place) ou non (utilisant de la pâte produite ailleurs). Selon Lokendra Pal, co-auteur de l’étude et professeur à NC State, cette approche globale permet de mieux comprendre les forces et les faiblesses de chaque modèle :
« En créant une simulation globale pour chacune de ces quatre catégories, nous pouvons capturer les forces et les faiblesses relatives de chacune. Le mélange de ces différentes variables nous permet de comprendre les compromis et les interdépendances des opérations de manière beaucoup plus détaillée que ce qui était auparavant disponible. »
Lokendra Pal, professeur à NC State
L’étude révèle que les usines intégrées utilisant des fibres vierges sont les plus émettrices, représentant 33 % des émissions totales de gaz à effet de serre de l’industrie papetière américaine, et 30 % de la production annuelle. Bien qu’elles utilisent déjà une part importante de déchets de bois pour produire de l’énergie, elles dépendent encore du gaz naturel pour compléter leurs besoins. Les usines non intégrées, quant à elles, sont entièrement dépendantes du gaz naturel et de l’électricité achetée.
Le passage à des chaudières électriques pourrait réduire les émissions de ces usines jusqu’à 61 %, ouvrant la voie à un bilan carbone neutre. Cependant, cette transition nécessite un réseau électrique plus propre.
« Le système électrique des États-Unis devrait augmenter sa part d’énergie propre et renouvelable d’ici 2050, ce qui rendrait les chaudières alimentées par cette électricité beaucoup plus propres que celles alimentées au gaz naturel. Ce que nous avons découvert, c’est qu’il existe un chemin vers zéro émission pour ces usines, mais seulement si ces progrès sont réalisés dans le réseau électrique. »
Lokendra Pal, professeur à NC State
L’étude met également en avant l’importance d’améliorer l’efficacité énergétique du processus de séchage du papier, qui est particulièrement énergivore. L’utilisation de méthodes de déshydratation plus performantes, comme les traitements enzymatiques et les presses mécaniques, pourrait permettre d’économiser de l’énergie et de réduire les émissions. Maria E. Gonzalez, auteur principal de l’étude et doctorante à NC State, explique :
« Nous avons constaté que chaque 1 % d’eau éliminée avant le séchage se traduisait par une augmentation de 3 % de l’efficacité énergétique totale du processus de fabrication du papier. »
Maria E. Gonzalez, doctorante à NC State
Enfin, l’utilisation de biomasse, comme les déchets de bois, en remplacement des combustibles fossiles dans les chaudières représente une autre piste prometteuse. Cette solution est particulièrement intéressante pour les usines intégrées, qui ont déjà accès à une source de biomasse sur place. Selon les chercheurs, cette approche pourrait réduire les émissions de 24 à 48 %, en fonction du degré de remplacement des combustibles fossiles.
L’étude conclut qu’il n’existe pas de solution unique pour décarboner l’industrie papetière américaine. Une approche personnalisée, tenant compte des spécificités de chaque usine, est nécessaire pour maximiser les réductions d’émissions et améliorer la durabilité du secteur.
« L’examen conjoint de ces trois stratégies constitue une étape importante vers l’amélioration de la durabilité et de l’avantage concurrentiel de l’industrie américaine des pâtes et papiers. Des compromis comme celui-ci apparaissent quelle que soit la ou les stratégies que vous utilisez. Il n’y a pas de réponse unique à la durabilité. »
Lokendra Pal, professeur à NC State
L’article scientifique, « Advancing sustainability in the US pulp and paper industry: decarbonization through energy efficiency, electrification, low-carbon fuels, and the social cost of emissions », est publié dans le Journal of Cleaner Production. Les auteurs remercient le consortium Alliance for Pulp & Paper Technology Innovation (APPTI) pour son soutien.
Résumé de l’article :
Auteurs : Maria E. González, Nelson Barrios, Richard A. Venditti, Lokendra Pal, Université d’État de Caroline du Nord
Publication : 11 août dans le Journal of Cleaner Production
DOI : 10.1016/j.jclepro.2025.146196
Abstract : Le besoin croissant d’atténuer les émissions de gaz à effet de serre du secteur industriel nécessite une compréhension claire et une mise en œuvre efficace des stratégies de décarbonisation. L’industrie américaine des pâtes et papiers est responsable de 78 millions de tonnes métriques (MT) d’émissions de carbone fossile par an dans quatre configurations principales d’usines : vierge intégrée, non intégrée, recyclée intégrée et vierge-recyclée intégrée. Ces usines fabriquent des produits diversifiés, nécessitant des stratégies de décarbonisation spécifiques. Cette étude présente une analyse complète de trois voies de décarbonation, l’efficacité énergétique grâce à une déshydratation améliorée, l’électrification et les carburants à faible teneur en carbone, adaptées à chaque configuration d’usine. Des flux d’énergie et des points chauds d’émissions distincts ont été identifiés dans tous les périmètres environnementaux : Scope 1 (émissions directes), Scope 2 (électricité achetée) et Scope 3 (opérations externes). Une usine de carton doublure vierge intégrée possède la part de combustible fossile la plus élevée (52 %) dans le périmètre 1, avec 1 968 kg de CO2-eq par MT d’émissions biogéniques. En revanche, une usine de papier papier non intégrée affiche la contribution la plus élevée (40 %) du Scope 2. Le passage à un combustible 100 % biomasse réduit le CO total.2-eq émissions de 48 % dans l’usine intégrée, tandis que les turbines à gaz alimentées par la biomasse peuvent atteindre une réduction de 38 % dans l’usine non intégrée. Dans un scénario de réseau vert, l’électrification réduit les émissions de 61 % dans l’usine non intégrée et de 52 % dans l’usine intégrée. Toutefois, certaines stratégies présentent des compromis entre d’autres catégories d’impact environnemental. De plus, le coût social, représentant les dommages sociétaux monétisés dus au CO2-eq émissions, a été estimée pour évaluer les implications plus larges. Dans l’ensemble, cette étude recommande des approches spécifiques à chaque cas pour décarboniser différentes configurations d’usines et met en évidence l’impact social des stratégies évaluées, contribuant ainsi à l’élaboration d’une feuille de route stratégique complète pour une industrie des produits forestiers plus durable.