Vue aérienne de la machine de carrière de pierre concassée dans une usine de matériaux de construction
Le ciment et l’acier sont les deux principaux produits industriels non fossiles et ont une empreinte climatique énorme. Ils sont utilisés ensemble dans le béton armé, la solution structurelle qui permet aux ponts et aux bâtiments modernes de s’étendre sur d’énormes distances et de s’élever à des hauteurs sans précédent. D’autres processus industriels nécessitent également une décarbonation.
Le béton, plus précisément le ciment, c’est-à-dire la colle grise qui le maintient ensemble, produit d’importantes émissions de gaz à effet de serre lors de sa production, environ 0,6 tonne de dioxyde de carbone par tonne de ciment. Cela équivaut à un peu moins de 0,2 tonne de dioxyde de carbone par tonne de ciment.
La production de ciment nécessite quelques étapes. Le calcaire est extrait et concassé. Il est placé dans un four à calcaire et chauffé à plusieurs centaines de degrés, généralement via des combustibles fossiles. La chaleur transforme le calcaire en chaux vive, mais cela se produit en libérant du carbone qui se lie à l’oxygène de l’air pour produire du dioxyde de carbone. La chaux vive est placée dans le grand tambour rotatif d’une cimenterie avec l’argile et chauffée avec un grand jet de gaz brûlant. Cela produit des granulés de clinker qui sont broyés en ciment en poudre.
La production de ciment représente environ 8 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone, soit plus que toute la production mondiale d’aviation, de transport maritime ou d’hydrogène.
Environ 40 % des émissions de gaz à effet de serre proviennent des combustibles fossiles utilisés dans le processus normal de production de ciment. Il s’agit principalement d’un problème qui peut être résolu et résolu avec le chauffage électrique plutôt qu’au gaz. Il existe aujourd’hui des fours à ciment électrifiés.
Mais 60 % proviennent du dioxyde de carbone qui se dégage du calcaire. C’est un problème plus difficile à résoudre. Il existe des alternatives plus ou moins commercialisées, mais elles sont toutes plus coûteuses. C’est pourquoi il s’agit de l’un des rares domaines où le captage et la séquestration du carbone pourraient avoir du sens, car le coût supplémentaire entre en concurrence avec des alternatives plus coûteuses. La tarification du carbone y contribuera.
Aujourd’hui, nous abusons du béton parce qu’il est très bon marché, bien moins cher que d’être responsable des effondrements de bâtiments. L’un des moyens les plus simples de réduire les émissions mondiales de béton consiste à construire conformément aux exigences techniques et non à surconstruire. Parfois, on utilise deux ou trois fois plus de béton que ce qui est nécessaire pour assurer la solidité de la structure. Comme le carbone a un prix et que le béton devient par conséquent plus cher, des alternatives plus efficaces et à faibles émissions de carbone seront utilisées.
Un défi spécifique avec le béton est que les codes du bâtiment peuvent être hyperlocaux. Souvent, ces codes sont très spécifiques en ce qui concerne la composition du béton et du ciment, de sorte que les alternatives sont très difficiles, voire impossibles, à utiliser. C’est l’un des nombreux domaines dans lesquels la mosaïque de réglementations entrave des progrès climatiques rapides.
L’acier pose un problème d’émissions de gaz à effet de serre d’environ 8 % comme le béton. Une grande partie de cet acier se trouve dans le béton armé sous la forme de barres d’armature qui assurent la résistance structurelle et empêchent le béton de se fissurer.
Aujourd’hui, la production d’acier s’effectue de plusieurs manières. Le minerai de fer est transformé chimiquement en fer à l’aide de charbon dans des hauts fourneaux et des fours à sole. Ensuite le fer est transformé en acier avec plus de carbone. Il s’agit naturellement d’un processus à émissions très élevées.
Cependant, nous produisons déjà environ 100 millions de tonnes d’acier par an en utilisant la réduction directe des procédés de fabrication du fer. Celui-ci utilise des gaz synthétiques actuellement produits à partir de gaz naturel ou de gaz de houille au lieu du charbon. Les gaz synthétiques peuvent être remplacés dans une certaine mesure par des gaz d’origine biologique et la chaleur nécessaire au processus peut être électrique. Midrex, un fournisseur majeur d’équipements sidérurgiques, s’occupe déjà de l’essentiel de ce travail.
Nous utilisons déjà beaucoup de ferraille d’acier. Depuis une vingtaine d’années, les États-Unis obtiennent environ 70 % de leur demande d’acier à partir de ferrailles soumises à des fours à arc électrique. Alors que les procédés actuels utilisent souvent des combustibles fossiles pour le chauffage en plus des arcs électriques, l’ensemble du procédé peut être entièrement électrique et fonctionner avec de l’électricité à faible teneur en carbone.
Nous avons également des démonstrations réussies et une commercialisation limitée de l’utilisation directe de l’hydrogène vert ou de l’électricité pour produire du nouveau fer à partir du minerai de fer, remplaçant complètement les processus au charbon et au gaz. HYBRIT en Europe du Nord, Fortescue en Australie et Boston Metals aux États-Unis proposent tous des solutions pour le nouveau fer vert.
Des millions de tonnes d’acier par an par méthode jusqu’en 2100
Ma prévision est que la demande d’acier se stabilisera au cours des prochaines décennies, la Chine ayant achevé ses principaux sprints d’industrialisation et d’urbanisation, l’Inde et l’Afrique connaissant une croissance plus lente et la croissance de la population mondiale qui s’arrêtera entre 2050 et 2070. processus de production pour les nouveaux besoins en acier restants.
Le béton et l’acier peuvent et seront décarbonisés. Il s’agit simplement de s’assurer que les externalités négatives des gaz à effet de serre soient incluses dans les coûts, afin que les solutions soient viables. Le mécanisme européen d’ajustement aux frontières carbone de 2026 sera utile à cet égard, car il s’agit en fait d’un prix du carbone sur tout ce qui entre dans la troisième économie mondiale.
Il existe également d’autres secteurs industriels qui ont besoin d’une décarbonation. Le bicarbonate de soude contient environ trois boîtes de dioxyde de carbone en masse pour chaque boîte de poudre blanche que nous utilisons dans de nombreux produits, notamment le dentifrice, les savons à lessive et les produits de boulangerie. Le procédé Solvay est une source majeure de gaz à effet de serre et de déchets industriels toxiques depuis la fin du XIXe siècle. L’électrochimie peut produire du bicarbonate de soude en utilisant les émissions excessives de dioxyde de carbone, ce qu’Agora Energy Technologies a démontré.
Il n’y a pas d’obstacles techniques insurmontables à la décarbonisation des principaux émetteurs industriels, juste la volonté de dépenser de l’argent et d’apporter des changements. C’est pourquoi la réparation de l’acier, du ciment et d’autres processus industriels figure sur la courte liste des actions climatiques qui fonctionneront.
Pour rappel, voici une courte liste :
- Électrifiez tout
- Surcharger la production renouvelable
- Construire des réseaux et des marchés électriques à l’échelle continentale
- Construire des centrales hydroélectriques et d’autres systèmes de stockage
- Plantez de nombreux arbres
- Changer les pratiques agricoles
- Corriger les procédés du béton, de l’acier et de l’industrie
- Tarifer le carbone de manière agressive
- Arrêt agressif de la production de charbon et de gaz
- Arrêtez le financement et les subventions pour les combustibles fossiles
- Éliminer les HFC dans la réfrigération
- Ignorer les distractions
- Soyez attentif aux motivations