Il y a des industries – comme le secteur de l’énergie – où la lutte contre le changement climatique est plus difficile que d’autres. Brede Lærum et Pantea Khanshaghaghi ont pris 50 minutes de leur temps de mercredi pour discuter de ce sujet avec 3D ADEPT Media. Croyez-moi, il est assez compliqué d’aborder tous les points de ce vaste sujet en seulement 50 minutes, mais elles sont suffisantes pour confirmer qu’une entreprise est sur la bonne voie pour réaliser ses ambitions climatiques. Et c’est le cas d’Equinor.
Avec plus de 21 000 employés engagés à fournir une énergie abordable aux sociétés du monde entier, la multinationale norvégienne de l’énergie est en route vers des émissions nettes nulles grâce à l’optimisation de son portefeuille de pétrole et de gaz, ainsi qu’au développement de la croissance des énergies renouvelables et de la chaîne de valeur à faible émission de carbone dans la capture du carbone et l’hydrogène.
Avec la pression politique et le niveau des réglementations qui augmentent autour du changement climatique, la société basée à Stavanger – tout comme les autres organisations du secteur – intègre continuellement des stratégies de durabilité pour comprendre les effets de ses propres actions, mais aussi pour les mesurer afin d’atteindre ses objectifs de zéro émission nette.
« Les entreprises du secteur de l’énergie s’intéressent à deux domaines principaux, lorsqu’il s’agit de changement climatique et de durabilité. Le premier est celui des émissions de CO2 dues à la production de pétrole et de gaz – et nous nous efforçons de les réduire autant que possible – et le second est celui de la réduction de l’empreinte des produits utilisés dans le monde. Ce deuxième défi rend crucial le «projet d’élimination du carbone». Nous sommes en train de développer une solution pour capturer le carbone et le renvoyer dans un endroit où il n’y aura aucun risque de le revoir », a déclaré Lærum à 3D ADEPT Media.
Pour Equinor – et toutes les autres organisations qui peuvent jouer un rôle dans le changement climatique -, relever ces défis nécessite de prendre en compte de multiples fronts, dont celui de la fabrication, et c’est exactement la raison pour laquelle Brede Lærum et Pantea Khanshaghaghi étaient les bons porte-parole pour ce sujet.
En effet, Lærum est responsable du centre d’excellence en fabrication additive chez Equinor, président du projet Fieldmade Digital Inventory et président du réseau international «AM Energy». Khanshaghaghi, quant à elle, est le chef de projet du développement commercial, responsable de la durabilité par la fabrication additive chez Equinor.
Du point de vue de la fabrication additive, « nous étudions les émissions de CO2 liées à notre processus d’approvisionnement, lorsque nous achetons des équipements, des biens et d’autres produits. Ce troisième domaine présente un énorme potentiel lorsqu’il s’agit de réduire la consommation de matières premières et la consommation d’énergie et les émissions de CO2 correspondantes. La fabrication additive s’inscrit parfaitement dans un modèle d’économie circulaire », ajoute-t-il.
« L’industrie pétrolière et gazière a plusieurs défis à relever mais le monde entier a un défi plus important : les matériaux que nous consommons. Des centaines de milliards de tonnes de matériaux sont consommés dans le monde et nous ne sommes pas en mesure de les recycler (nous en recyclons moins de 9 %). Cette préoccupation majeure soulève plusieurs problèmes, notamment la pollution – car au moins 1 % de la pollution provient de l’industrie manufacturière (l’industrie manufacturière est responsable de 31 % des émissions mondiales, ce qui est le taux le plus élevé parmi les différents secteurs) – et la sécurité des approvisionnements que la pandémie a mis en évidence, notamment en Europe.
La fabrication additive est particulièrement bien placée pour jouer un rôle dans ces trois grands défis. Par exemple, lorsque nous affirmons que nous allons produire moins de déchets et ce, à toutes les étapes du processus de fabrication, nous pouvons le faire parce que la technologie elle-même permet d’utiliser moins de matériaux. Le passage des procédés de fabrication conventionnels aux procédés de FA n’est qu’une première étape des actions qui peuvent être mises en œuvre.
En effet, l ’extraction de ces matériaux est un autre problème. Cela signifie que, pour chaque production, nous devons généralement fabriquer un grand nombre de produits afin d’être visibles commercialement. Nous devons envoyer ces produits à des filiales ou des partenaires à travers le monde mais aussi conserver certains de ces produits au cas où nous en aurions besoin plus tard. Tout cela nécessite beaucoup de matériaux, de transports et de ressources qui pourraient être économisés à d’autres fins.
« C’est la raison pour laquelle, notamment chez Equinor, nous cherchons à passer à un monde numérique où nous n’aurons pas besoin de produire beaucoup et de transporter beaucoup. Nous éviterions cette «surutilisation» des matériaux et enverrions les produits juste quand et où nous en aurons besoin. En procédant ainsi, nous sommes déjà en mesure de réduire les émissions de CO2 à de multiples niveaux. En plus de cela, nous économisons beaucoup de temps et d’argent en tant que producteur et pour l’utilisateur final », souligne Khanshaghaghi, en parlant de ces trois domaines principaux et en expliquant pourquoi la FA est un outil de fabrication essentiel pour chacun d’eux.
En expliquant l’importance de ces trois domaines pour une entreprise du secteur de l’énergie (production d’émissions, produits utilisés dans le monde entier ainsi qu’achat et consommation de biens), Khanshaghaghi a mis l’accent sur l’importance de ce dernier pour les professionnels de la FA. En effet, on peut prolonger la durée de vie des équipements soit en utilisant la FA pour réparer, soit en récupérant les pièces obsolètes par impression 3D, soit en évitant de remplacer certains composants.
« Dans ce dernier cas, nous n’aurons pas besoin de prendre nos matières premières, nous n’aurons pas à consommer plus d’énergie pour produire ces pièces, et donc aucune émission de CO2 ne sera produite. Donc, en réduisant la consommation de biens, nous pouvons tout à fait contribuer à la réduction des émissions de CO2. Mais cela reste un domaine relativement nouveau », a-t-elle déclaré.
La fabrication additive, un outil pour traduire en pratique les objectifs d’émissions nettes nulles
Les premiers signes d’activités de fabrication additive ont été observés chez Equinor en 2016. Selon le responsable de la FA au centre d’excellence, tout a commencé par une activité de recherche où l’équipe avait pour ambition de découvrir si elle pouvait effectivement faire confiance à la FA et quels seraient les principaux avantages pour Equinor. À l’heure actuelle, l’unité de FA intègre environ 34 imprimantes 3D en polymère (FDM et SLS) qui servent un objectif éducatif.
« Nous n’avons pas l’ambition d’être un producteur de pièces. Nous voulons que les fournisseurs continuent à produire des pièces, en utilisant désormais la FA. C’est la raison pour laquelle, même si nous gardons un fort accent sur les technologies de FA métaL dans nos différentes activités, nous n’investissons pas dans ces technologies pour nos activités internes. Cela dit, il existe sept technologies de FA différentes et reconnues dans ce secteur. Nos activités et les exemples concrets d’application explorés jusqu’à présent révèlent un grand potentiel pour la fusion sur lit de poudre, la DED, alias LMD, et la FA à arc filaire – WAAM – », souligne le responsable de la FA.
Même si la FA est, par essence, une méthode durable – puisque vous construisez à partir de rien au lieu de partir d’un gros morceau de métal et de le réduire progressivement ; avec ce procédé, vous pouvez optimiser les pièces grâce à l’optimisation de la topologie et vous réduisez les matières premières -. Il n’existe pas de données confirmées permettant de déterminer quel procédé de FA métal est le plus durable aujourd’hui.
Cependant, une analyse comparative de la manière dont certaines applications sont produites peut aider à apprécier le potentiel d’une technologie de FA donnée et à mieux comprendre la stratégie de durabilité d’une entreprise donnée. Pour illustrer cette affirmation, Lærum a pris l’exemple de l’analyse comparative du cycle de vie (LCA)* d’un ventilateur de refroidissement – produit par FA et par des processus de fabrication conventionnels.
Dans ce cas précis, l’empreinte carbone du moteur électrique – du ventilateur de refroidissement produit par les deux types de processus de fabrication – a été évaluée en fonction de son potentiel de réchauffement global (PRG)* sur 100 ans. Lærum explique que le fournisseur leur a demandé de remplacer l’ensemble du moteur électrique (pesant 1 tonne et demie) parce que le ventilateur (obsolète) était cassé. Ils ont calculé les émissions de CO2 liées au remplacement d’une nouvelle pièce. Les émissions de CO2 pour la production locale de ce ventilateur étaient de 3,8 kg, mais le remplacement de l’ensemble de la pompe – comme indiqué initialement – leur aurait fait produire 4 500 kg d’émissions de CO2.
En outre, l’expert souligne que l’utilisation du recyclage des matières premières réduit le potentiel de réchauffement global de 45% à 54% dans les trois scénarios respectifs.
« C’est une échelle complètement nouvelle. En prolongeant la durée de vie de ce moteur, nous avons évité 4 500 kg d’émissions de CO2 liées à la production d’une nouvelle pompe. Si vous ajoutez cela à tous les différents équipements que nous envisageons de remplacer, cela représente une somme assez importante de CO2 chaque année. C’est vraiment une nouvelle ère à envisager en ce qui concerne les émissions de CO2. L’ensemble du secteur devrait se pencher sur ce «champ d’application n° 3» des émissions », ajoute Lærum. Comme l’explique l’expert, en prenant l’exemple du ventilateur cassé, l’examen de ce «champ d’application n°3» nécessite de considérer le pays où les composants sont produits et celui où les composants bruts sont prélevés.
Par ailleurs, cette production par FA recentre le débat sur l’importance de l’économie circulaire et sa finalité qui va au-delà du recyclage. « L’objectif principal de l’économie circulaire est de ‘repenser’ l’élimination des déchets et c’est exactement ce que fait la FA. Tout d’abord, nous utilisons moins de matériaux, et ensuite, lorsque nous concevons la nouvelle pièce, nous le faisons de manière à ce qu’elle soit recyclée – ou du moins qu’elle ait une durée de vie plus longue », note Khanshaghaghi. « En changeant notre comportement et notre façon de traiter l’ensemble des équipements, nous pouvons bien sûr contribuer à réduire les émissions de CO2 », complète le responsable de la FA.
Un combat qui nécessite d’autres partenaires
C’est une chose de connaître le processus et d’identifier les mesures à prendre dans cette lutte contre le changement climatique, c’en est une autre d’avoir les bons partenaires pour le faire. Le dernier partenariat dans lequel l’entreprise est impliquée, aux côtés de l’institut indépendant de recherche technologique SINTEF et de la compagnie gazière Gassco, est un projet de Kongsberg Ferrotech, une entreprise norvégienne de robotique qui conçoit et fabrique des robots sous-marins pour l’industrie pétrolière et gazière. Ensemble, les trois entreprises vont développer des technologies d’impression 3D pour la réparation et la maintenance des équipements sous-marins.
Les robots d’inspection, de maintenance et de réparation (IMR) sont essentiels à la réussite de ce projet, car ils peuvent effectuer des réparations et des modifications dans un environnement sec tout en étant complètement immergés. Jusqu’à présent, les équipes ont déjà effectué des tests en eau profonde sur la réparation du composite dans le fjord de Trondheim en Norvège. Selon l’expert en durabilité, le concept d’économie circulaire jouera une fois de plus un rôle clé ici, puisque la FA sera utilisée pour réparer au lieu de remplacer. « C’est en quelque sorte concevoir à nouveau l’élimination des déchets », rappelle-t-elle.
« Du point de vue de la fabrication, par exemple, ils examineront la manière dont ils peuvent recycler tous les métaux dont ils disposent. Parmi les entreprises qui vont nous aider dans ce processus, il y a F3nice qui recycle les déchets métalliques en poudre atomisée. »
Si la FA est un autre outil qui illustre le processus d’économie circulaire dans la production, Khanshaghaghi souligne l’importance pour les organisations de réfléchir à un meilleur mix énergétique pour cela. « Par exemple, il n’est pas intéressant d’utiliser massivement des combustibles fossiles dans un pays qui prévoit déjà d’utiliser des énergies renouvelables », note-t-elle.
Dans le même ordre d’idées, les collaborateurs d’Equinor notent également l’expérience enrichissante qu’ils vivent grâce aux collaborations avec les startups. En plus de f3nice mentionnée ci-dessus, Lærum a mentionné Fieldmade, une startup technologique qui ambitionne de changer la chaîne d’approvisionnement linéaire en une approche basée sur le réseau. La startup s’est associée à Siemens Energy, TotalEnergies et Equinor pour développer un écosystème d’impression 3D à la demande pour la fourniture de pièces.
« Ensemble, nous démontrons que la FA contribue à la durabilité dans tout le cercle de l’économie circulaire. Dans ce cas précis, la technologie sert de catalyseur au nouvel écosystème numérique que nous construisons avec Fieldmade et Siemens Energy. À long terme, cette plateforme sera un produit commercial – promu par Fieldmade – avec deux fonctions principales : connecter tous les opérateurs et tous les fournisseurs dans un immense réseau numérique de pièces détachées. Ensuite, tous ces fournisseurs pourront promouvoir leurs propres pièces numériques dans le réseau, de sorte que l’inventaire numérique sera piloté par l’écosystème – et non acheté par l’opérateur -. Même si la FA est un outil important pour l’inventaire numérique, l’essentiel est la production de pièces à la demande, par FA, usinage CNC ou toute autre méthode de fabrication rapide, fiable et reproductible. Le plan consiste à réduire progressivement l’inventaire physique tout en développant le contenu de l’inventaire numérique », explique Lærum.
Et maintenant… ?
La plupart des entreprises du secteur de l’énergie qui sont confrontées à la question du carbone ont l’habitude de réfléchir à la manière dont elles devraient se développer dans les énergies renouvelables, développer des solutions de capture et de stockage du carbone ou même produire moins de pétrole et de gaz au fil du temps. Tout cela est totalement compréhensible si on considère la manière dont la société souhaite qu’elles abordent cette question.
D’un point de vue pratique, cette conversation avec Equinor révèle que les organisations ne doivent plus considérer la FA uniquement comme une belle technologie permettant de produire des pièces complexes. Il est possible d’obtenir des résultats tangibles en matière de durabilité si nous explorons l’utilisation de la fabrication additive lors du développement de solutions numériques sur l’ensemble de la chaîne de valeur, comme la maintenance, l’optimisation de la production et la gestion de la chaîne d’approvisionnement.
Maintenant, imaginez jusqu’où elles peuvent aller si elles ajoutent à l’impression 3D, la science des données et l’intelligence artificielle. Dans le but d’étendre les solutions numériques à l’ensemble de son portefeuille mondial plus rapidement que prévu, et de contribuer ainsi à l’augmentation de la production ainsi qu’à la réduction des coûts de maintenance, de forage et des installations, Equinor a récemment augmenté de 50 % son ambition d’amélioration pour 2025, passant de 2 à 3 milliards USD.
Ajoutons à cela les exemples précités et les partenaires à ses côtés ? Leurs efforts pour devenir une entreprise à énergie nette zéro porteront certainement leurs fruits d’ici 2050.
Ce contenu a été initialement publié dans le numéro de Septembre/Octobre de 3D ADEPT Mag. N’oubliez pas que vous pouvez poster gratuitement les offres d’emploi de l’industrie de la FA sur 3D ADEPT Media ou rechercher un emploi via notre tableau d’offres d’emploi. N’hésitez pas à nous suivre sur nos réseaux sociaux et à vous inscrire à notre newsletter hebdomadaire : Facebook, Twitter, LinkedIn & Instagram !