Le projet e-CP (Electrothermal Chemical Processes) s’attaque à un grand défi de la transition énergétique : réduire les émissions de CO₂ associés aux procédés chimiques haute température, représentant une part importante de la consommation énergétique de cette industrie. Les procédés comme le vaporeformage du méthane (production d’hydrogène), le vapocraquage du naphta (production d’oléfines comme l’éthylène), ou encore la déshydrogénation du propane sont opérés à haute température (600–900 °C). La chaleur est fournie par la combustion (gaz naturel, coke). Cette approche entraîne plusieurs centaines de millions de tonnes de CO₂ émises chaque année. Atteindre les objectifs climatiques fixés à 2030 et 2050 implique de repenser ces grands procédés.

La solution proposée par e-CP repose sur une idée simple : remplacer la chaleur fossile (génératrice de CO₂) par de l’électricité décarbonée. Pour cela, le projet propose un nouveau type de réacteur : le réacteur fluidisé bouillonnant électrifié (EBFBR). Par effet Joule (principe appliqué pour chauffage des plaques de cuisson, échauffement des ampoules à incandescence), ce réacteur peut convertir l’électricité en chaleur au cœur même du lit de catalyseur. Les matériaux conducteurs utilisés (graphène, SiC conducteur, leurs combinaisons, et des composites catalytiques) remplissent un double rôle : ils assurent la réaction chimique tout en générant et répartissant la chaleur dans le réacteur. Cette approche supprime les déperditions thermiques liées aux parois chauffées, améliore la stabilité du procédé (évite les points chauds destructeurs) et rend le procédé compact et flexible. Un premier prototype, développé à l’ENSICAEN, a déjà confirmé la faisabilité de la technologie : 800 °C sont atteints de manière stable avec moins de 200 W d’énergie électrique, soit une performance inédite. Fort de cette preuve de concept, le projet propose un programme de recherche, pour confirmer le potentiel de la technologie, axé sur 4 axes :

• Concevoir des matériaux innovants combinant efficacité catalytique, conductivité électrique et résistance mécanique (granules composites à base de catalyseurs et de graphène/SiC).
• Tester expérimentalement le réacteur pour une série de réactions de complexité croissante (craquage de l’éthane, déshydrogénation du propane, vapocraquage, reformage du méthane).
• Développer des modèles prédictifs (électriques, thermiques et cinétiques) capables de simuler et contrôler le fonctionnement du réacteur dans des conditions industrielles réalistes.
• Évaluer l’impact global par des analyses énergétiques, économiques et environnementales, incluant une Analyse de Cycle de Vie (ACV) comparée aux procédés industriels actuels.

Le consortium réunit six laboratoires français (LCS, GREYC, UCEIV, IRCER, Pprime, LRGP) aux expertises complémentaires (chimie des matériaux, catalyse hétérogène, génie électrique et thermique, modélisation multiphysique, génie des procédés) et un acteur industriel majeur (TotalEnergies, garant de la pertinence et du potentiel de transfert vers le monde industriel). Les retombées attendues sont considérables :

• Une réduction potentielle de 50 % des émissions de CO₂ pour les procédés ciblés,
• Une contribution directe à la décarbonation des secteurs de la chimie et de la pétrochimie,
• Des technologies électrifiées modulaires et évolutives, compatibles avec les énergies renouvelables intermittentes,
• Une base scientifique et technologique ouvrant de nouvelles perspectives pour d’autres procédés chimiques (valorisation du CO₂, production d’ammoniac, hydrogénation sélective, etc.).

En inscrivant l’électrification au cœur des procédés chimiques de demain, e-CP s’intègre pleinement dans les priorités du PEPR SPLEEN et de la stratégie France 2030. Il contribue à préparer une industrie chimique plus propre, plus efficiente et plus compétitive, répondant à la fois aux enjeux climatiques et à la demande croissante en molécules essentielles pour l’énergie.