«Révolution industrielle» Acier, aluminium, béton: comment en faire sans CO2?

A eux trois, les matériaux de base que sont l'acier, l'aluminium et le béton-ciment contribuent fortement au réchauffement mondial, ce qui oblige à une «révolution industrielle» pour réduire leur impact climatique.

Acier, aluminium, béton: comment en faire sans CO2? - Gallery

Sur un site de recyclage du matériaux de construction, dont le béton, à Gennevilliers, près de Paris (France), le 28 mai 2019

Rouleau d'aluminium sorti de l'usine de production et de recyclage de Constellium située à Biesheim (France), le 5 décembre 2022

Acier, aluminium, béton: comment en faire sans CO2? - Gallery

Sur un site de recyclage du matériaux de construction, dont le béton, à Gennevilliers, près de Paris (France), le 28 mai 2019

Rouleau d'aluminium sorti de l'usine de production et de recyclage de Constellium située à Biesheim (France), le 5 décembre 2022

L'ordre de grandeur de leur contribution est de 23% des émissions mondiales de gaz à effet de serre, selon une estimation de l'ONU Environnement, de l'Agence internationale de l'énergie et d'organisations sectorielles en 2019.

Voici comment les trois secteurs comptent réduire leurs émissions d'ici 2050, à défaut de les supprimer complètement. Tous comptent recourir à des degrés divers au captage de CO2, une technologie encore balbutiante.

Acier

Pour se décarboner, la sidérurgie mondiale (de l'ordre de 8% des émissions de CO2) parie d'abord sur le recyclage de vieilles ferrailles (carcasses de voitures, poutres) dans des fours électriques.

Ensuite, elle prévoit de remplacer le charbon des hauts fourneaux, dans un premier temps, par du gaz naturel. Puis, quand les capacités de production de l'hydrogène dit «vert» (créé à partir d'énergies renouvelables, bas carbone) seront au niveau, cet hydrogène remplacera le gaz naturel.

Cela induit ensuite un arrêt progressif des hauts fourneaux historiques remplacés par de nouvelles installations, dites de «réduction directe» (DRI).

L'Europe est à la pointe de cette évolution. Le conglomérat Thyssenkrupp, responsable de 2,5% des émissions de CO2 de l'Allemagne, prévoit de transformer son site historique de Duisbourg, mais le gigantisme des investissements et le coût de l'énergie en Europe pèsent sur le projet.

Le numéro deux mondial de l'acier, ArcelorMittal, a acquis en 2022 80% d'une usine au Texas qui fabrique des briquettes de minerai de fer desoxydé, permettant de produire de l'acier sans charbon.

Une aciérie verte, pilotée par la start-up H2 GreenSteel, devrait démarrer en Suède en 2025: la première aciérie neuve construite en Europe depuis 50 ans.

L'agence internationale de l'énergie (AIE) reconnaît qu'en 2050, la sidérurgie restera l'une des dernières industries à utiliser encore du charbon, l'intégralité des hauts fourneaux ne pouvant être convertie d'ici 2050.

Les sidérurgistes prévoient aussi de recourir au captage du CO2 excédentaire; ArcelorMittal teste un système pilote à Dunkerque, en France.

Aluminium

C'est l'un des métaux les plus consommés, à la fois dans la vieille économie, car il allège les bâtiments et les voitures, et dans la nouvelle, liée à la transition énergétique, car il conduit l'électricité.

Mais c'est aussi l'un des métaux les plus émetteurs de gaz à effet de serre: la production d'une tonne d'aluminium génère entre 5 et 25 tonnes de CO2 équivalent, selon l'origine de l'électricité utilisée (non fossile ou fossile), indique le portail des ressources minérales non énergétiques du gouvernement français.

Les émissions directes de l'aluminium sont liées à l'hydrolyse de l'alumine, à la combustion du gaz nécessaire à la fonderie, et à la cuisson des anodes en graphite, durant laquelle le carbone (C) de l'électrode se recompose avec l'oxygène (O2) de l'alumine, ce qui libère du... CO2.

Les émissions indirectes dépendent du processus d'extraction et de raffinage de la bauxite, matière première minérale initiale de l'alumine. Les étapes de la transformation du minerai en métal étant souvent réalisées dans des pays différents, les émissions indirectes liées au transport peuvent aussi s'avérer importantes.

Celles-ci dépendent surtout du combustible utilisé pour produire les quantités gigantesques d'électricité nécessaires: souvent du charbon ou du fioul lourd. 

Pour les éliminer, le secteur compte pour l'instant surtout sur le recyclage, et sur le captage du CO2. Il mise aussi sur la technologie dite de «l'anode inerte» qui ne libérerait pas de carbone, mais qui est loin d'être mature.

Ciment + Béton

Le ciment et le béton, produits industriellement depuis 200 ans environ, représentent 8% des émissions de CO2 mondiales, plus que le transport aérien et le transport maritime réunis, admettent les professionnels. Or, avec l'urbanisation croissante, la demande mondiale devrait progresser de 50% d'ici 2050, selon eux.

Le ciment émet du CO2 parce qu'il faut brûler des combustibles pour chauffer le calcaire et l'argile à 1.450°C afin d'obtenir le «clinker», liant essentiel du ciment. La réaction chimique elle-même génère du CO2 en plus.

Un groupe d'industriels rassemblant les géants comme l'Allemand Heidelberg, le Mexicain Cemex ou le Suisse Holcim notamment se sont engagés mardi à réduire de 22% leurs émissions d'ici 2050 en réduisant dès la conception des bâtiments les volumes de matériaux.

Le remplacement du clinker par des liants moins émissifs (argile calciné mélangé à du calcaire broyé, pouzzolane broyée..) peut permettre de réduire les émissions de 25%.

Les 53% restant devraient venir du remplacement de combustibles fossiles, «de la décarbonation de l'électricité, et de la capture et du stockage du CO2 excédentaire».

Celui-ci devrait représenter 36% de la réduction des émissions du ciment au plan mondial en 2050, a précisé la feuille de route diffusée à la COP28 par l'association GCCA qui regroupe 80% des cimentiers mondiaux.