Produire un acier bas carbone : initiatives et enjeux pour la transition écologique

L’acier est un matériau durable, puisqu’il peut être recyclé facilement et à l’infini, qu’il a une durée de vie très longue et qu’il s’agit d’un matériau ultrarésistant.

Néanmoins, la production de l’acier est très énergivore et émettrice de gaz à effet de serre. La raison principale ? L’utilisation pour sa fabrication : 

• de coke, un dérivé du charbon chauffé à haute température ; 
• et de combustibles fossiles et/ou d’énergie électrique.

Dans les faits, l’industrie de l'acier est le plus grand émetteur industriel de CO2, avec 11 % des émissions mondiales.

Bon à savoir : Comparativement, le secteur de l’aviation représente 2,1 % des émissions mondiales de CO2.

Afin d’atteindre l'objectif de limiter le réchauffement climatique à 1,5 °C et de viser la neutralité carbone, il faudrait réduire la production de charbon métallurgique : 

• de 30 % d'ici à 2030 ; 
• de 88 % d'ici à 2050 par rapport aux niveaux de 2021. 

Réduire la production de charbon induit forcément que les industriels doivent aujourd'hui se tourner vers d'autres sources d'énergie pour produire l'acier. Cela doit contribuer à sa décarbonation.

Actuellement, deux méthodes sont principalement employées pour la production d'acier : 

1. La production primaire. L’acier est fabriqué à partir de matières premières telles que le minerai de fer et le charbon métallurgique (coke). Cette méthode, qui est utilisée pour la tôle et qui représente environ 70 % de la production mondiale d'acier, utilise principalement des hauts-fourneaux et des convertisseurs basiques à oxygène. La majorité des émissions de GES sont liées à ce mode de production. 
    
2. La production secondaire. Les poutrelles en acier, qui représentent la majorité des tonnages en construction métallique, sont produites à partir du recyclage de morceaux d'acier, la ferraille. Cette approche, qui fait appel à des fours électriques à arc, génère sept fois moins de carbone (CO2) que la production primaire. Cette réduction peut être encore plus importante si la production secondaire est alimentée par des sources d'électricité renouvelables et/ou décarbonées.

Il existe à ce jour plusieurs alternatives pour produire de l’acier en limitant au maximum les émissions de CO2. Car, bien entendu, répondre à la demande croissante sans recourir à la production d'acier primaire est impossible. 

L'un des principaux leviers pour décarboner cette production est donc de se passer du charbon. En effet, la majorité des émissions de gaz à effet de serre dans l'industrie sidérurgique proviennent de la formation de CO2 dans les hauts-fourneaux lors de réactions chimiques à haute température.

Pour produire du fer bas carbone, on peut recourir à la réduction directe du minerai de fer en utilisant de l'électricité (électrolyse) ou de l'hydrogène vert (H2) à la place du coke. Ce fer peut ensuite être intégré dans le processus de fabrication de l'acier habituel en utilisant un four à arc électrique. Cette approche technologique se nomme la « décarbonation directe ».

Une autre approche technologique vient compléter la décarbonation directe : « l’utilisation intelligente du carbone ». En clair, il s’agit d’optimiser les procédés de production existants. Car bien que l'industrie sidérurgique maîtrise les hauts-fourneaux, il reste encore des marges d'amélioration. Par exemple, on estime que la moitié de l'énergie achetée par les sidérurgistes est gaspillée au cours du processus de fabrication.

En utilisant les meilleures technologies disponibles et en optimisant les procédés, il serait possible de réduire les émissions cumulées du secteur de 21 % entre 2020 et 2050 à l'échelle mondiale**.

**selon un scénario prospectif de l'AIE (Agence Internationale de l’Energie) visant à réduire de 50 % les émissions du secteur d'ici à 2050.

Des producteurs d’acier se sont emparés de la question et proposent désormais un acier bas carbone.

XCarb, l’acier bas carbone d’ArcelorMittal

Les premières initiatives XCarb d'ArcelorMittal comprennent trois projets : 

1 - Certificats acier vert XCarb

ArcelorMittal investit dans des initiatives pour réduire les émissions de carbone de ses hauts-fourneaux. Ces économies de CO2 sont converties en certificats XCarb acier vert. Concrètement, les clients peuvent acheter des certificats liés à leurs commandes d'acier et déclarer une réduction de leurs émissions de carbone conformément au Protocole sur les GES.

2 - XCarb de sources recyclées et renouvelables

ArcelorMittal produit des pièces d’acier dans une aciérie électrique en utilisant des aciers recyclés et de l’électricité bas carbone (renouvelable ou nucléaire). 

3 - Fonds d’innovation XCarb

ArcelorMittal a lancé un fonds d’innovation qui investira jusqu’à 100 millions de dollars par an dans des entreprises développant des technologies permettant d’accélérer la transition vers une production neutre en carbone. 

Zoom sur les tôles ondulées bas carbone 

ArcelorMittal a lancé la production de tôles d’acier à faibles émissions de CO2. Ces tôles XCarb de sources recyclées et renouvelables sont issues d'un four à arc électrique utilisant près de 100 % de ferraille d’acier et d'électricité bas carbone.  Transformées dans l’usine des Asturies en Espagne, ces tôles réduisent considérablement les émissions de CO2 : jusqu'à 60 % par rapport à la fabrication traditionnelle en haut-fourneau.

L’acier bas carbone Chalibria du groupe AFV Beltrame

Depuis 2022, le groupe AFV Beltrame commercialise Chalibria, un acier neutre en carbone produit dans son aciérie LME (Laminés Marchands Européens) de Valenciennes. Chalibria atteint la neutralité carbone en compensant les émissions de CO2 tout au long de la chaîne de valeur, conformément à la norme PAS2060 et à la certification ISO14064-1.

Bon à savoir : Le nom Chalibria est dérivé du latin « Chalybs » (acier) et « libra » (balance), pour illustrer l’idée d’acier à l’équilibre. Ce nom célèbre également le peuple antique des Chalibs, pionniers de l'industrie sidérurgique.

Ces solutions de production bas carbone, couplées au recyclage et au réemploi de l’acier forment la pierre angulaire de l’avenir de l’acier dans la construction métallique.  Le grand défi de la décarbonation de l’acier peut clairement être réussi en empruntant ces voies prometteuses.