Une étude publiée dans le Journal of Cleaner Production indique que les usines de pâte et de papier aux États-Unis peuvent atteindre des émissions nettes nulles grâce à l'amélioration de l'efficacité énergétique, à l'électrification des processus de production et à l'utilisation de l'énergie issue de la biomasse.
L'étude classe les usines selon la source de leurs matières premières (fibres vierges ou fibres recyclées) et selon leur processus de production (usines intégrées ou non intégrées). Les usines intégrées de fibres vierges représentent 30 % de la production annuelle de papier aux États-Unis, mais contribuent à 33 % des émissions de gaz à effet de serre. Bien que ces usines puissent satisfaire 80 à 90 % de leurs besoins énergétiques grâce à des déchets de bois, elles dépendent encore de chaudières au gaz naturel pour compléter leur approvisionnement énergétique. Les usines non intégrées, quant à elles, dépendent entièrement de l'électricité et du gaz naturel externes.
La première autrice de l'étude, Maria E. Gonzalez, doctorante à l'Université d'État de Caroline du Nord, a déclaré : « L'étude a révélé que pour chaque 1 % d'humidité éliminé avant le séchage, l'efficacité énergétique globale du processus de fabrication du papier augmente de 3 %. » L'équipe de recherche a réduit la consommation d'énergie pour le séchage thermique en améliorant les processus de déshydratation, tout en évaluant les effets de réduction des émissions de l'électrification.
Les chercheurs ont indiqué que le remplacement des chaudières au gaz naturel par des chaudières électriques pourrait réduire les émissions des usines de papier jusqu'à 61 %. Le co-auteur de l'étude, Lokendra Pal, a souligné : « Ces usines ont véritablement des moyens d'atteindre des émissions nulles, mais cela dépend des progrès réalisés dans la décarbonation du réseau électrique. » À mesure que le réseau électrique devient plus propre, les bénéfices de réduction des émissions grâce à l'électrification deviendront encore plus significatifs.
Le remplacement des combustibles fossiles par des combustibles issus de la biomasse montre également un potentiel de réduction des émissions. Les usines intégrées, en utilisant des ressources de biomasse comme les déchets de bois, peuvent atteindre un taux de décarbonation de 24 à 48 %. Bien que l'effet de réduction des émissions de la voie biomasse soit inférieur à celui de l'électrification complète, elle renforce l'autonomie énergétique des usines. La mise en œuvre combinée de ces trois stratégies de décarbonation offre des solutions différenciées pour l'industrie américaine de la pâte et du papier.
