Étude de cas : Bitumar Inc.

Efficacité énergétique dans la production d'asphalte

Étude de cas : Bitumar

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L'Office de l'efficacité énergétique de Ressources naturelles Canada propose, dans le cadre du Programme d'économie d'énergie dans l'industrie canadienne, un incitatif financier afin d'aider les entreprises à trouver des moyens d'accroître leur efficacité énergétique, d'améliorer leurs procédés de production et de réduire leurs coûts. Cet incitatif vise à aider à couvrir les frais de service d'un entrepreneur spécialisé en vérification énergétique jusqu'à 50 p. 100 des coûts de la vérification et ce, jusqu'à concurrence de 5 000 $.

Dans le cadre du programme Incitatif pour les vérifications énergétiques industrielles, l'entreprise Bitumar Inc., un manufacturier d'asphalte liquide, a réalisé, en 2003, une vérification énergétique de son installation de Montréal, au Québec. Les mesures d'économie d'énergie, qui en sont ressorties, portent sur la réduction de la consommation globale de gaz naturel de l'usine. Elles consistent principalement à améliorer l'isolation de certains équipements et à récupérer la chaleur des gaz d'évacuation.

L'exécution des mesures proposées, qui conduisent à la diminution des pertes thermiques entraînées par une isolation inadéquate des réservoirs d'entreposage d'asphalte et du circuit d'huile thermique utilisé pour chauffer ces réservoirs, a permis de réduire de 36 p. 100 la consommation de gaz naturel. Ces économies continueront d'ailleurs d'augmenter puisque l'usine prévoit poursuivre les travaux d'isolation en 2005.

Faits saillants

  • Réduction de 36 p. 100 de la consommation annuelle de gaz naturel grâce à l'amélioration de l'isolation
  • Amélioration de l'entreposage de l'asphalte
  • Réduction des émissions de gaz à effet de serre (GES) supérieure à 2 kilotonnes d'équivalent dioxyde de carbone (kt éq CO2)

Caractéristiques du secteur

Au Canada, en 2002, le secteur industriel de fabrication d'asphaltage, de papier-toiture asphalté et de matériaux imprégnés d'asphalte (code SCIAN 32412) regroupait 163 établissements dont les ventes étaient égales ou supérieures à 30 000 $. Alors que la valeur globale de leurs livraisons manufacturières était de 1,5 milliard de dollars, les coûts de combustibles et d'électricité s'élevaient à 66 millions de dollars, soit 6 p. 100 du coût total de fabrication (source : Statistique Canada, 2002).

Profil de l'usine

Bitumar Inc. est un manufacturier spécialisé dans la production d'asphalte liquide destiné au pavage de routes et au recouvrement de toitures. L'entreprise compte plus de 100 employés parmi lesquels on trouve des ingénieurs chimistes, des ingénieurs de procédés, des ingénieurs en mécanique, des techniciens chimistes, des opérateurs et des techniciens d'usine ainsi que des administrateurs. Bitumar Inc. possède des usines de production à Montréal, au Québec, à Hamilton, en Ontario et à Baltimore, Maryland, aux États–Unis. À partir de son usine de Montréal, Bitumar Inc. propose une multitude de grades d'asphalte à pavage et à toiture pour les marchés du Québec, de l'Ontario, des provinces de l'Atlantique et des États du nord–est des États-Unis. Les territoires couverts par l'usine de Baltimore comprennent les États du centre et du sud de la côte atlantique des États–Unis.

Le bitume est livré sous forme liquide à l'usine de Montréal et entreposé dans de gros réservoirs d'où il est ensuite acheminé vers différents procédés pour produire des concentrés de bitume, de bitume oxydé et de bitume caoutchouté; ce dernier est produit par l'ajout de polymères au bitume. Ces concentrés sont ensuite mélangés dans les proportions requises afin d'obtenir le grade d'asphalte désiré. Lorsque le procédé est terminé, le produit fini – l'asphalte – est entreposé dans des réservoirs chauffés. Le procédé de fabrication est très énergivore car le produit doit être constamment chauffé.

Le gaz naturel est la principale source d'énergie que l'usine utilise pour ses procédés. En 2001–2002, la consommation annuelle de gaz naturel a dépassé 3 millions m3. On se sert de l'électricité pour faire fonctionner les pompes, les moteurs, les contrôles et d'autres appareils de soutien.

Vérification énergétique

L'étude réalisée à l'usine de Montréal a été effectuée par Fintex mécanique et procédés Inc., une firme de génie–conseil spécialisée en vérification énergétique. L'analyse, qui portait uniquement sur l'équipement consommant du gaz naturel, devait conduire à la mise en oeuvre de mesures d'économie d'énergie en vue de réduire la consommation de gaz. Bitumar Inc. a reçu un appui financier de l'OEE et de Gaz Métropolitain qui, ensemble, ont payé 71 p. 100 des honoraires professionnels liés à la vérification.

Les mesures d'économie d'énergie proposées consistent principalement à améliorer l'isolation de certains équipements et à récupérer la chaleur des gaz d'évacuation.

L'amélioration de l'isolation a été proposée pour l'équipement suivant :

  • les réservoirs d'entreposage d'asphalte;
  • le circuit d'huile thermique servant à chauffer ces réservoirs;
  • la chaudière, dont la fonction principale est de fournir la vapeur pour chauffer certains conduits de transport du bitume.

Les projets de récupération thermique proposés ont été les suivants :

  • récupération de la chaleur des gaz émis par l'incinérateur (utilisé pour brûler les gaz des réacteurs afin de respecter les règlements sur l'environnement) en vue de préchauffer l'air de combustion;
  • récupération de la chaleur contenue dans les fumées de la fournaise (utilisée pour chauffer l'huile thermique) afin de préchauffer l'air de combustion.

Les mesures adoptées par l'usine ont été choisies en fonction des périodes de retour sur l'investissement. Ainsi, pour la récupération d'énergie contenue dans les fumées de l'incinérateur et de la fournaise, cette période de retour sur l'investissement était de 22 et de 25 mois, respectivement. Dans le cas de l'isolation de la chaudière, cette période était de 22 mois. En conséquence, ces trois projets n'ont pas été réalisés.

Ce sont les projets d'économie d'énergie touchant l'isolation des réservoirs d'entreposage de l'asphalte et de leurs systèmes de chauffage qui ont été jugés les plus rentables. Les périodes de retour sur l'investissement sont, en moyenne, de 18 mois pour l'isolation des réservoirs et de 1 mois pour l'isolation de conduits d'huile thermique. La plupart de ces mesures sont déjà en place dans l'usine.

L'asphalte est entreposé dans des réservoirs situés à l'extérieur et répartis sur une grande surface. Ces réservoirs ont des capacités variant de 200 à 10 000 tonnes. Le produit doit être maintenu à une température élevée, adéquate pour l'entreposage, en attendant la livraison. Un réseau d'huile thermique, chauffé par une fournaise, est relié à la plupart des réservoirs et en assure le maintien de la température, malgré les pertes thermiques attribuables aux distances et aux conditions climatiques.

Bitumar Inc. avait déjà cerné la problématique énergétique entourant ces réservoirs et leurs systèmes de chauffage. L'un des objectifs de l'étude était de quantifier les pertes thermiques associées à l'isolation inadéquate, de sélectionner l'isolant optimal requis pour les réduire et d'évaluer la période de retour sur l'investissement de l'installation de l'isolant. Une analyse du profil de la consommation mensuelle de gaz naturel a effectivement permis d'observer l'effet de la température extérieure sur la consommation d'énergie de l'usine : plus la température extérieure était basse, plus la consommation d'énergie par unité de production était élevée. Une proportion appréciable de la consommation d'énergie de l'usine était liée aux pertes thermiques durant les opérations de fabrication, dont l'entreposage d'asphalte. Ces pertes étaient plus marquées quand les conditions climatiques étaient plus difficiles.

On a repéré les réservoirs d'entreposage dont la protection thermique n'était pas optimale en raison d'une isolation inexistante ou déficiente. Les couvercles de ces réservoirs d'entreposage n'étaient pas isolés et l'isolant des parois de certains d'entre eux était endommagé. On a isolé les couvercles de 20 réservoirs tandis que les parois de 2 autres l'ont également été. On a utilisé un isolant de fibre minérale fait à partir de basalte et de scories d'acier, de 10 cm (4 po) d'épaisseur et recouvert d'aluminium.

Les conduits d'huile thermique sans isolant ou dont l'isolant était endommagé ont aussi été isolés. On a employé à cette fin un isolant de fibre minérale, de 5 cm (2 po) d'épaisseur et recouvert d'aluminium. Les pertes thermiques et l'épaisseur optimale de l'isolant ont été calculées à l'aide du logiciel 3E Plus, mis au point par la North American Insulation Manufacturers Association (NAIMA) et que l'on peut se procurer gratuitement à l'adresse www.pipeinsulation.org (en anglais seulement).

Les coûts approximatifs de l'isolant installé vont comme suit :

  • couvercles des réservoirs : 15 $/pi2;
  • parois des réservoirs : 10 $/pi2;
  • conduits d'huile : 15 $/pi (linéaire).

L'isolation a été installée par une équipe de sous-traitants dirigée par le superviseur des opérations de l'usine Bitumar Inc. Les travaux ont débuté en 2003 et ont été effectués progressivement, un réservoir à la fois. Ils n'ont pas affecté la production de l'usine ni l'entreposage des produits finis. L'usine planifie la suite des travaux d'isolation des couvercles des autres réservoirs.

Résultats

L'exécution des mesures proposées dans le cadre de cette vérification énergétique a permis à Bitumar Inc. de diminuer de 36 p. 100 sa facture annuelle de gaz naturel et sa consommation de plus de 1 million m3 par année, ce qui a engendré une réduction annuelle des émissions de GES supérieure à 2 kilotonnes éq CO2. La suite des travaux d'isolation des réservoirs devrait entraîner des économies additionnelles. Ainsi, on pourrait réduire la consommation annuelle de gaz naturel de plus de 45 p. 100.

La solution proposée à l'issue de la vérification s'est avérée très rentable, étant donné son retour sur l'investissement relativement rapide et la durabilité de l'isolant (environ 20 ans).

En plus de permettre des économies directement liées à la réduction de la consommation de gaz naturel, l'amélioration de l'isolation des réservoirs et des conduits d'huile thermique a aussi facilité l'entreposage des produits finis de l'usine tout en réduisant les coûts associés à cette opération.

Avant d'isoler adéquatement les réservoirs d'entreposage d'asphalte et leurs systèmes de chauffage, les pertes thermiques étaient appréciables et le système de chauffage des réservoirs ne pouvait pas maintenir l'asphalte à la température d'entreposage requise. En conséquence, l'asphalte entreposé était pompé des réservoirs, acheminé vers un échangeur de chaleur afin de le garder à la température désirée, puis réintroduit dans les réservoirs. Cette opération engendrait aussi un risque de contamination des produits. Les travaux d'isolation ont permis d'éliminer cette étape supplémentaire.

Le souci de Bitumar Inc. d'accroître l'efficacité énergétique de ses opérations de fabrication grâce à une meilleure isolation des réservoirs et de leurs systèmes de chauffage a été le principal facteur de succès de cette étude.

Ressources :

Bitumar Inc.
Bureau de Montréal
11650, boulevard Métropolitain Est
Montréal (Québec)  H1B 1A5
www.bitumar.com

Fintex mécanique et procédés Inc.
7575, route Transcanadienne, bureau 306
Saint-Laurent (Québec)  H4T 1V6
courriel

Incitatif pour les vérifications énergétiques industrielles
Programme d'économie d'énergie dans l'industrie canadienne
Ressources naturelles Canada
courriel
www.oee.rncan.gc.ca/industriel/peeic

© Sa Majesté la Reine du Chef du Canada, 2005
No d´inventaire : M144-82/2005F

Also available in English under the title:
Case Study: Bitumar Inc.: Energy-Efficient Asphalt Production

Office de l'efficacité énergétique de Ressources naturelles Canada
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