Pourquoi l’eau est-elle importante au plan opérationnel ?

Comment la disponibilité de l’eau a-t-elle évolué au cours des cinq à dix dernières années ?
Le changement le plus important est la réduction de la prévisibilité. De nombreux sites connaissent une plus grande variabilité de la disponibilité de l’eau, de la qualité de la source d’eau et des restrictions d’exploitation. Les moyennes historiques sont donc de moins en moins fiables en ce qui concerne les décisions d’exploitation et d’investissement.

Dans le cadre de vos fonctions, avez-vous constaté une pression croissante due à la sécheresse, aux faibles niveaux des rivières, aux conditions météorologiques extrêmes ou à la demande concurrente en eau ?
Oui. La pression ne se limite plus aux régions du sud de l’Europe, traditionnellement pauvres en eau. Les périodes sans précipitations sont plus longues et plus équitablement réparties à travers l’Europe, alors que dans le passé, pendant les périodes sèches, l’eau était encore disponible dans les rivières et les lacs d’autres régions. La sécheresse, le faible niveau des rivières, la chaleur, les inondations et la demande concurrente, par exemple lorsque la disponibilité limitée de l’eau doit être partagée entre l’agriculture et l’industrie, peuvent avoir un impact sur la quantité, la qualité ou les conditions de rejet de l’eau. Pour un site industriel, ces événements extérieurs deviennent rapidement des enjeux opérationnels.

Quels sont les risques liés à l’eau qui préoccupent le plus les dirigeants de site aujourd’hui ?
La continuité de l’activité et de la production est généralement la principale préoccupation, car elle fait le lien avec les autres risques. Une pénurie d’eau de prélèvement, une performance de refroidissement réduite, une capacité de traitement des eaux usées limitée, un permis de rejet plus strict ou une augmentation des coûts peuvent tous limiter la production. Le leadership a de plus en plus besoin de disposer d’une vision intégrée de ces risques plutôt que de les traiter séparément.

Quand le risque lié à l’eau devient une contrainte technique

Quelles sont les limites techniques qui existent généralement avant que les efforts d’amélioration ne commencent ?
Les limitations sont souvent réparties sur l’ensemble du site. La disponibilité limitée de l’eau de refroidissement nécessite un contrôle plus étroit de la chimie de l’eau. Comme l’évaporation reste inchangée, les sels du circuit de refroidissement deviennent plus concentrés lorsque les débits sont réduits, ce qui entraîne un risque plus élevé d’entartrage et de corrosion, et potentiellement une consommation d’énergie plus élevée en raison d’un encrassage des échangeurs thermiques. La qualité de l’eau d’alimentation de chaudière est essentielle à son fonctionnement sûr et économe en énergie. Des efforts supplémentaires peuvent être nécessaires pour garantir une qualité stable de l’eau d’alimentation de chaudière grâce à un meilleur prétraitement. Une capacité insuffisante de traitement des eaux usées peut entraîner des déversements occasionnels de contaminants dans l’environnement, susceptibles d'entraîner des dépassements des limites fixées par les autorisations de rejet et des seuils réglementaires applicables aux rejets thermiques. Le système peut continuer à fonctionner, mais avec moins de marge, plus d’interventions manuelles et une plus grande vulnérabilité dans des conditions anormales.

Que se passe-t-il au plan opérationnel pendant les périodes de faible disponibilité de l’eau ?
Les sites réagissent différemment, notamment en fonction de la gravité et de la durée de la réduction de la disponibilité de l’eau et des mesures mises en place par les autorités locales. Dans un premier temps, les opérations pourraient se poursuivre en accordant plus d’attention à l’optimisation des débits d’eau et à la surveillance accrue des utilisateurs essentiels. Pendant les périodes prolongées où la disponibilité de l'eau est réduite, en particulier lorsqu’elle est associée à des températures extérieures chaudes et donc à une forte évaporation de l’eau, il est possible de modifier les calendriers de production ou de réduire le débit pour réduire le besoin de refroidissement et de chauffage. 
Dans le même temps, une diminution du débit des cours d'eau ou des températures plus élevées peuvent resserrer les conditions de rejet,car le volume d’eau disponible pour diluer la chaleur ou les substances rejetées est plus faible. La diminution du débit des cours d’eau est souvent associée à une dégradation de la qualité de l’eau prélevée, nécessitant des étapes supplémentaires de prétraitement pour permettre l’utilisation de l’eau douce, ce qui entraîne des pertes d’eau additionnelles. Cela crée une double contrainte : moins d’eau de moins bonne qualité peut être disponible pour la production alors que la fenêtre de rejet acceptable se réduit également.

Pourquoi les systèmes de refroidissement et de vapeur sont-ils particulièrement importants ?
Ils sont directement liés à la fiabilité de la production. Un mauvais contrôle de l’eau peut accroître l’entartrage, la corrosion, l’encrassement et les risques microbiologiques. Ceci peut à son tour entraîner une réduction du transfert de chaleur et un refroidissement inefficace des fluides de production, susceptibles d'affecter la qualité du produit, l’efficacité de la réaction, la sécurité de la production, une demande énergétique plus élevée, plus de maintenance et un risque accru d’immobilisation.

Pourquoi la capacité de traitement des eaux usées peut-elle devenir un goulot d’étranglement dans la production ?
Le traitement des eaux usées est souvent considéré comme la dernière étape, mais sa capacité et sa stabilité peuvent déterminer la quantité que le site peut produire. Les systèmes de traitement des eaux usées sont normalement conçus pour une production moyenne et pour faire face aux pics temporaires. Si la charge hydraulique dépasse les paramètres de conception, ou si la qualité de l’eau est moins bonne que ce qui peut être géré, l’ensemble du système de traitement des eaux usées peut devenir inefficace pour gérer les débits variables et les pics de contaminants provoqués, par exemple, par le nettoyage des réacteurs discontinus. Par conséquent, une marge de traitement insuffisante peut limiter les rejets dans les conditions permises, et donc limiter les volumes de production et rendre la réutilisation de l’eau moins fiable.

Comment les performances sont-elles suivies et communiquées ?

Quels sont les KPI généralement suivis ?

Dans toute l’Europe, les raffineries, les usines pétrochimiques et les sites de fabrication de produits chimiques sont tenus, dans le cadre des autorisations délivrées au titre de la directive relative aux émissions industrielles (IED), de surveiller régulièrement et de déclarer les volumes d’eau prélevés, les volumes d’eaux usées rejetés ainsi que différents paramètres de qualité des effluents. Bien que les autorités chargées du reporting varient d’un pays à l’autre, voire d’une zone géographique à une autre au sein d’un même pays, les paramètres surveillés sont largement harmonisés grâce aux conclusions sur les meilleures techniques disponibles (ou BAT, Best Available Techniques) et aux exigencesdes autorisations nationales. Les principaux paramètres opérationnels tels que le débit et le pH font généralement l’objet d’une surveillance continue, tandis que les analyses en laboratoire pour la DCO, les nutriments, les hydrocarbures et les métaux sont généralement rapportées mensuellement ou trimestriellement, avec des rapports annuels de conformité environnementale requis dans la plupart des juridictions. 

Les attentes réglementaires s’étendent également au-delà de la conformité aux rejets pour inclure les taux de prélèvement, de consommation, de recyclage et de réutilisation de l’eau, ce qui reflète l’importance accrue accordée à l’efficacité de l’eau, à la circularité et à la gestion des ressources dans le cadre de la réglementation révisée sur les EEI et le portail sur les émissions industrielles.

De nombreuses entreprises industrielles associent le prélèvement d’eau douce et la consommation d’eau à leur volume de production. Les KPI typiques incluent l’intensité de la consommation d’eau par unité de production, par exemple m3 par baril de pétrole produit. Dans les usines, les entreprises déterminent généralement l’efficacité des cycles et des performances de refroidissement, la récupération des chaudières et des condensats, le débit et la qualité des eaux usées, la conformité des permis, le volume de réutilisation, la consommation de produits chimiques et d’énergie et la fiabilité des équipements. L’ensemble précis des indicateurs doit refléter les risques opérationnels et les objectifs commerciaux du site.

Comment les décisions relatives à l’eau sont-elles prises ?

Certaines entreprises agissent uniquement en fonction des objectifs de développement durable qu’elles ont communiqués à leurs actionnaires et parties prenantes. Cependant, la majorité des entreprises (pétro)chimiques et des raffineries approuvent les investissements dans le secteur de l’eau lorsqu’il y a un retour sur investissement clair et un délai d’amortissement raisonnable, ou lorsque l’eau devient une contrainte commerciale mesurable pour la production, les autorisations, l’expansion ou les coûts, et pas simplement parce qu’un projet améliore la durabilité.

Les exemples récents d’entreprises (pétro)chimiques et de raffineries qui investissent  dans l’eau réagissent à un déclencheur opérationnel ou financier spécifique, par exemple :

• la prévision d'une forte augmentation du coût de l’eau achetée ;
• une disponibilité insuffisante de l’eau pour la croissance de la production ;
• une réduction de l’autorisation du prélevement de l'eau 
• des restrictions liées aux autorisations de rejet ;
• une capacité limitée de refroidissement, de vapeur ou de traitement des eaux usées ;
• la conversion d’une raffinerie, d’un projet d’hydrogène, de SAF, de biocarburant ou d’un autre grand projet d’immobilisations ;
• la détérioration de la qualité de l’eau d’alimentation ou des eaux usées.

Comment la performance en matière d’eau est-elle rapportée en interne ?

Les organisations matures combinent des tableaux de bord opérationnels avec des rapports de gestion. Les opérateurs ont besoin d’informations et d’alertes en temps opportun. Les dirigeants d’un site ont besoin de tendances, d’exceptions, de risques et d’actions. Les équipes en entreprise ont besoin d’une vision cohérente des progrès réalisés en matière d’eau, de résilience et d’engagements en matière de durabilité.

L’eau est-elle une initiative de développement durable, une initiative opérationnelle ou les deux ?

Nous constatons un changement au cours des dernières années. Jusqu’à il y a une dizaine d’années, l’eau était principalement considérée comme un service abondant nécessaire à la production. Les investissements dans le secteur de l’eau sont principalement liés à l’amélioration de la performance opérationnelle. 

La prise de conscience croissante concernant une utilisation de l’eau durable, la réduction des émissions de carbone d’origine fossile et le changement climatique a conduit à des efforts accrus pour améliorer l’efficacité de l’eau, notamment parce que cela a des effets bénéfiques sur le coût total d’exploitation. Le lien eau-énergie joue ici un rôle important. Par exemple , l’eau a besoin d’énergie pour le pompage, l’amélioration de la qualité, le chauffage et le refroidissement. Par conséquent, des volumes d’eau pompés ou traités plus faibles signifient une baisse de l'énergie utilisée, ce qui réduit ainsi les coûts d’exploitation.

Depuis les toutes dernières années, l’eau est de plus en plus perçue par les industries comme une ressource stratégique. L’absence d’eau peut compromettre la continuité des activités. Une mauvaise qualité de l’eau peut affecter les performances et les coûts de production. L’utilisation de l’eau durable est bénéfique pour l’environnement, mais c’est la pertinence opérationnelle qui rend le progrès durable. La réduction et la réutilisation de l’eau soutiennent les objectifs de développement durable, tandis qu’un traitement fiable du refroidissement, de la vapeur, de l’eau de traitement et des eaux usées protège la production, la qualité, la conformité et le coût. L’analyse de rentabilisation est la plus solide lorsque les deux dimensions sont prises en compte.

Se préparer à un avenir hydrique moins prévisible

Le site évalue-t-il formellement les risques liés à l’eau ?

La plupart des entreprises ont une bonne vision des risques opérationnels liés à l’eau. Cependant, les risques liés à l’eau ne se présentent pas seulement en interne dans l’exploitation d’une usine chimique ou d’une raffinerie, mais aussi du fait d’autres entreprises opérant dans le même bassin versant ou la même zone fluviale, ou de facteurs climatiques externes tels que des précipitations excessives ou une sécheresse. Les sites leaders évaluent à la fois le risque de bassin versant et le risque opérationnel. La vue du bassin versant montre la pression externe, tandis que le bilan hydrique du site identifie les utilisateurs critiques, les pertes, les contraintes et les sources alternatives potentielles ou les opportunités de réutilisation.

Les scénarios de sécheresse sont-ils inclus dans la planification de la continuité des activités ?

Ils devraient l’être. Un plan de lutte contre la sécheresse utile définit les points de déclenchement, les droits de décision et les réponses pratiques aux différents niveaux de restriction. Il doit faire la distinction entre les mesures qui peuvent être prises immédiatement et celles qui nécessitent des travaux d’ingénierie ou des investissements en capital très à l’avance. Nous notons toutefois que de nombreuses entreprises ont encore été prises par surprise par l’impact des longues sécheresses et des faibles volumes d’eau dans les rivières et les lacs locaux au cours de l’été dernier. 

La résilience climatique fait-elle désormais partie de la planification des investissements ?

De plus en plus, oui. Nous constatons que de plus en plus d’entreprises nous contactent pour évaluer les meilleurs scénarios d’investissement afin de rendre leur cycle de l’eau plus résilient  face à la réduction future de la disponibilité de l’eau, à la variabilité des sources d’eau, aux limites de rejet et aux conditions météorologiques extrêmes. L’analyse de rentabilisation passe ainsi d’un simple retour sur investissement à un risque évité, à une production protégée et à une capacité de croissance conservée.

Quelles sont les hypothèses formulées au sujet de la disponibilité future de l’eau ?

L’hypothèse la plus sûre est que la disponibilité et la qualité seront plus variables, et que les autorisations deviendront plus restreintes, tandis que les réglementations européennes qui régissent les contraintes en matière d'autorisations deviendront plus strictes. La planification doit donc utiliser des scénarios plutôt qu’une moyenne historique et doit identifier les endroits où le site a une marge d’exploitation limitée.

Les entreprises ont-elles modifié leur approche suite aux récentes sécheresses en Europe ?

L’industrie  européenne de la (pétro)chimie et du raffinage est confrontée à une concurrence importante sur le marché mondial. Bien qu’il soit généralement admis que des investissements dans le secteur de l’eau sont nécessaires pour assurer la continuité des activités, il faut en même temps prendre en compte le coût total d’exploitation pour rester compétitif sur le marché mondial. Par conséquent, on passe d’une réponse réactive à une planification structurée de la résilience. Les entreprises accordent de plus en plus d’attention aux bilans hydriques, aux options de réutilisation, aux stratégies contre la sécheresse et aux feuilles de route d’investissement. L’enjeu est de convertir la prise de conscience en projets financés et exécutables, et en financements durables.

Comment les futures pénuries d’eau sont-elles intégrées dans la planification opérationnelle ?

Commencez par identifier les principaux utilisateurs d’eau et la quantité et la qualité minimales d’eau requises pour garantir la sécurité de la production. Définissez ensuite les niveaux de déclenchement, les réponses opérationnelles, les sources alternatives, les options de stockage ou de réutilisation, ainsi que les investissements nécessaires avant qu’une restriction ne se produise.

À quoi peut ressembler une amélioration pratique ?

Les systèmes de refroidissement ont-ils été modifiés ou optimisés ?

Dans l’industrie de la (pétro)chimie et du raffinage, le refroidissement des procédés est l’une des utilisations de l’eau les plus importantes pour une entreprise. L’optimisation du refroidissement est souvent l’un des points de départ les plus importants. L’amélioration de l’automatisation pour obtenir un meilleur contrôle des produits chimiques, des cycles, des transferts thermiques, des purges, de l’encrassement et des risques microbiologiques peut réduire la demande en eau douce tout en protégeant la fiabilité des actifs et leur performance énergétique.

Des initiatives de réutilisation ou de recyclage de l’eau ont-elles été mises en place ?

Oui, nous avons plusieurs exemples d’entreprises qui recyclent leurs effluents de manière sûre et fiable et réutilisent l’eau. Cependant, l’ordre des étapes à suivre est important pour éviter les solutions de recyclage en fin de circuit surdimensionnées, coûteuses et difficiles à exploiter. Tout d’abord, réduisez la demande évitable et stabilisez les processus de création d’eaux usées, séparez les flux lorsque cela est possible. Assurez-vous que la station de traitement des eaux usées produit des effluents de qualité stable et fiable, grâce à des procédures numériques et opérationnelles améliorées. Adaptez ensuite la qualité de l’eau à la réutilisation prévue. 
Comme chaque site de production a des aménagements, des équipements de processus et des procédures opérationnelles différentes en général, il est recommandé de réaliser un projet pilote sur site pour comprendre la dynamique de la quantité et de la qualité de l’eau 24/7 avant de concevoir la solution finale. 

Si la conception du système de recyclage est importante, le bon fonctionnement de l’usine de traitement des eaux usées et de l’usine de recyclage l’est encore plus.  Une petite perturbation de la qualité des effluents peut compromettre l’investissement en capital et le coût opérationnel du système de recyclage de l’eau.  

Le suivi de chantier est-il devenu plus sophistiqué ?

Il le faut. Les données sur le débit, la qualité et les performances des actifs permettent d’avertir plus tôt en cas de pertes, de contamination ou de détérioration des performances du traitement. La surveillance numérique est particulièrement précieuse lorsqu’elle permet de prendre des décisions opérationnelles claires plutôt que de simplement créer plus de données. Il est essentiel de mettre en place un système de surveillance sophistiqué lors de l’exploitation des systèmes de recyclage, car les KPI opérationnels et financiers dépendent fortement d’un nettoyage approprié et effectué en temps utile des équipements de filtration.

Les technologies de traitement ont-elles permis une plus grande réutilisation de l’eau ?

En particulier, les progrès de la technologie de filtration par membrane ont accéléré la réutilisation de l’eau. Cependant, il n’y a pas de solution miracle qui fournit une solution de réutilisation prête à l’emploi et immédiatement opérationnelle (« plug-and-play ») qui fonctionne en toutes circonstances. Le choix de la technologie doit suivre un bilan hydrique sain, la caractérisation des cours d’eau et la compréhension de la dynamique de production et de la variabilité de l’eau, un travail de traitabilité et une exigence claire de qualité de réutilisation.

Quels sont les changements qui ont apporté les plus grands avantages opérationnels ?

Les avantages les plus importants proviennent généralement de la combinaison de la discipline opérationnelle, de la chimie, de la technologie de l’eau adaptée, de la surveillance et de l’ingénierie ciblée. Il est rare qu’une seule technologie résolve un problème relatif eau à l’échelle d’un site entier. Le meilleur résultat provient de l’amélioration de l’ensemble du cycle de l’eau et de l’association de chaque action à la sécurité, à la fiabilité, à la conformité, au coût et à la réduction de la consommation d’eau.

Conseils pratiques pour les dirigeants industriels

Quels conseils donneriez-vous aux opérateurs industriels confrontés à des contraintes hydriques croissantes ?

N’attendez pas qu’une restriction liée à la sécheresse ou qu’un problème d’autorisation de rejet survienne. Établissez le bilan hydrique, identifier les systèmes critiques et quantifier les conséquences opérationnelles d’une défaillance, suivi de l’optimisation des cycles vapeur et refroidissement, tant en termes de consommation d’eau que de performance. Ensuite, élaborez une feuille de route par étapes qui commence par des améliorations à faible capital ou sans investissement et prépare les investissements plus importants dès le début.

Quelles sont les idées fausses les plus répandues sur la gestion de l’eau ?

Une idée fausse est que l’eau est peu coûteuse et donc difficile à justifier financièrement. Le coût réel de l’eau va au-delà du prix payé pour l’eau entrante et inclut les risques liés au traitement, au pompage, au chauffage, au refroidissement, au refoulement et à l’élimination des boues, à l’entretien et à la production.

Une deuxième idée fausse est que l’installation d’une usine de recyclage crée automatiquement de la résilience. En l’absence d’un contrôle et d’une capacité d’exploitation upstream, le problème peut se contenter de déplacer ou d’en créer de nouveaux.

Par où les entreprises doivent-elles commencer si elles veulent améliorer leur résilience hydrique ?

Commencer par établir les faits : une analyse préliminaire des risques à l’échelle du bassin versant, un bilan hydrique du site réconcilié et une revue des actifs critiques, des permis, ainsi qu’une veille prospective sur l’évolution de la réglementation et les documents de référence MTD (meilleures techniques disponibles) applicables. Cela permet de créer une base de référence commune et de montrer où les réductions, la réutilisation directe, l’amélioration des traitements ou les sources alternatives auront la plus grande valeur. Établir un lien entre les risques et l’impact opérationnel financier et créer une feuille de route d’investissement.

Quels sont les investissements qui ont le plus d’impact ?

Les meilleurs investissements sont spécifiques à chaque site, mais les mesures et la surveillance, le refroidissement et l’optimisation des chaudières, la récupération des condensats, la séparation des flux et la réutilisation ciblée créent souvent beaucoup de valeur. Des investissements plus importants dans le domaine du traitement ne devraient suivre que lorsque la source, la destination, les exigences de qualité et le modèle opérationnel sont clairs.

Que doivent faire les industriels dès maintenant pour se préparer au stress hydrique futur ?

Traiter l’eau comme un risque stratégique pour l’exploitation. Attribuer les responsabilités, inclure des scénarios de sécheresse et de rejet dans la planification de la continuité de l’activité, protéger les systèmes critiques de refroidissement et de vapeur, développer une feuille de route des investissements prioritaires et suivre les résultats grâce aux indicateurs clés de performance opérationnels. L’objectif est de passer de la réaction aux restrictions à une gestion proactive de la résilience.