Production d’acier sans énergie fossile
Ce que les constructeurs automobiles doivent savoir aujourd'hui.
À l'horizon 2025, un constructeur automobile pourra annoncer la production de la première automobile dans laquelle de nombreuses pièces auront été produites sans énergie fossile. Plus spécifiquement, au lieu des émissions de CO2, seule de la vapeur d'eau (H2O) sera libérée pendant la transformation du minerai en fer ; ce fer sera à son tour transformé en acier. Imaginez les fantastiques retombées pour l'image de ce constructeur qui sera leader sur le front de l'environnement.
« Les constructeurs automobiles sont très impliqués et enthousiastes quand nous discutons du développement d'HYBRIT », indique Thomas Hörnfeldt, VP of Sustainable Business chez SSAB. « Ils sont pleinement conscients des exigences futures des normes européennes sur l'analyse du cycle de vie (ACV) des voitures. Cette analyse signifie qu'alors que les voitures évoluent vers des motorisations à zéro émission, il faudra également prendre en compte le CO2 produit pour les pièces, ce qui risque de ne pas être simple pour les constructeurs automobiles. De nombreux constructeurs voudraient « prendre une longueur d'avance » et être les premiers à commercialiser l'acier sans énergie fossile de SSAB »
Quelle est la probabilité qu'HYBRIT réponde à cet objectif ? Après tout, une réduction directe de minerai de fer avec de l'hydrogène a bien été réussie en laboratoire. Pour autant, mettre en place ce procédé à grande échelle n'avait jamais été tenté, même si c'est désormais chose faite.
Dans la ville de Luleå, au Nord de la Suède, la construction de l'usine pilote HYBRIT avance comme prévu. L'usine est construite par les partenaires du projet HYBRIT : SSAB, LKAB — dont les gisements d'un minerai de fer exceptionnellement purs sont proches — et Vattenfall, décidé à ne plus proposer que de l'énergie non fossile d'ici une génération. Les essais de l'usine pilote HYBRIT sont programmés pour l'été prochain (2020).
L'une des raisons pour lesquelles SSAB et ses partenaires sont convaincus d'être sur la bonne voie vient de l'étude de faisabilité réalisée en 2018. Des calculs ont montré que l'acier produit sans énergie fossile entraînerait une augmentation des coûts de 20 % à 30 %, par rapport à l'acier classique. Mais, ce surcoût se réduit de plus en plus, car : 1) le coût des émissions de carbone augmente, et 2) le coût de l'électricité sans énergie fossile diminue.
« C'est un cercle vertueux », note Hörnfeldt. « Nous pouvons veiller à ce que cette énergie « supplémentaire » issue de sources renouvelables soit utilisée de manière rentable. Stocker de l'énergie sous forme d'hydrogène permettra de plus de stabiliser le réseau électrique. »
Trois autres hauts fourneaux SSAB seront également transformés en fours à arc électrique dans les années à venir.
« 90 % de nos émissions actuelles de CO2 proviennent de la transformation de minerai de fer en fer à partir de charbon à coke », explique Hörnfeldt. « HYBRIT permettra de se passer de ces émissions de CO2. Nous allons aussi travailler à réduire les 10 % restants de nos émissions de CO2, en convertissant autant que possible nos systèmes de chauffage en systèmes électriques, pour nos opérations de laminage et de traitement thermique. Quand ce ne sera pas possible – certains procédés demandent des températures supérieures à 1000 °C – nous utiliserons le bio-gaz. »
En attendant, LKAB transforme ses équipements dans ses mines de fer pour qu'ils fonctionnent à l'électricité plutôt qu'avec des hydrocarbures (pétrole, diesel et gaz). Même le granulat de minerai de fer livré à SSAB est plus écologique : les sous-produits des déchets du bois provenant de l'exploitation forestière suédoise sont fermentés et transformés en bio-gaz, puis utilisés pour alimenter l'usine de granulat de minerai de fer LKAB.
D'autres aciéries semblent adopter une approche plus timide vers l'hydrogène. Est-ce que SSAB et ses partenaires sauteraient des étapes en forçant une production de fer à partir d'hydrogène ?
« Ce n'est pas notre avis », répond Hörnfeldt. « Le changement climatique poussera le monde à changer et à imaginer des solutions bien plus vite qu'avant. Nous devons évoluer, pour nos enfants et de nos petits-enfants. Par ailleurs, l'étude de faisaibilité d'HYBRIT en 2018 était exhaustive et particulièrement convaincante sur la voie à suivre pour l'acier. L'agence suédoise pour l'énergie (Swedish Energy Agency) avait fait ses propres vérifications au préalable. Elle soutient fortement HYBRIT. »
« Nous étudions déjà la faisabilité de la mise en service du pilote en 2025, trois ans avant la date prévue. Nous pourrons y produire très vite de l'acier sans énergie fossile à partir de minerai de fer, pour un usage commercial. L'objectif est de commercialiser l'acier produit sans énergie fossile à grande échelle d'ici 2035. »
« Nous rompons avec les techniques classiques de fabrication de l'acier qui demandent une grande quantité de carbone. Nous voulons être la première aciérie sans énergie fossile du monde. »
Pour plus d'informations, consultez le site www.hybritdevelopment.com
« Les constructeurs automobiles sont très impliqués et enthousiastes quand nous discutons du développement d'HYBRIT », indique Thomas Hörnfeldt, VP of Sustainable Business chez SSAB. « Ils sont pleinement conscients des exigences futures des normes européennes sur l'analyse du cycle de vie (ACV) des voitures. Cette analyse signifie qu'alors que les voitures évoluent vers des motorisations à zéro émission, il faudra également prendre en compte le CO2 produit pour les pièces, ce qui risque de ne pas être simple pour les constructeurs automobiles. De nombreux constructeurs voudraient « prendre une longueur d'avance » et être les premiers à commercialiser l'acier sans énergie fossile de SSAB »Quelle est la probabilité qu'HYBRIT réponde à cet objectif ? Après tout, une réduction directe de minerai de fer avec de l'hydrogène a bien été réussie en laboratoire. Pour autant, mettre en place ce procédé à grande échelle n'avait jamais été tenté, même si c'est désormais chose faite.
Dans la ville de Luleå, au Nord de la Suède, la construction de l'usine pilote HYBRIT avance comme prévu. L'usine est construite par les partenaires du projet HYBRIT : SSAB, LKAB — dont les gisements d'un minerai de fer exceptionnellement purs sont proches — et Vattenfall, décidé à ne plus proposer que de l'énergie non fossile d'ici une génération. Les essais de l'usine pilote HYBRIT sont programmés pour l'été prochain (2020).
Quasiment toutes les aciéries européennes annoncent des plans pour réduire leurs émissions de CO2
« Oui, et certaines autres réalisent aussi à présent qu'un procédé de réduction à l'hydrogène est véritablement la seule manière d'éliminer les émissions de CO2 à la source pour produire du fer », explique Hörnfeldt. « Mais, à notre connaissance, aucun autre projet n'a l'envergure de l'initiative HYBRIT, qui annonce de grands changements pour le secteur de l'acier. En fait, lors du récent Sommet Action Climat des Nations Unies, nous avons annoncé que nous allions prendre trois ans d'avance sur notre programme de production. »L'une des raisons pour lesquelles SSAB et ses partenaires sont convaincus d'être sur la bonne voie vient de l'étude de faisabilité réalisée en 2018. Des calculs ont montré que l'acier produit sans énergie fossile entraînerait une augmentation des coûts de 20 % à 30 %, par rapport à l'acier classique. Mais, ce surcoût se réduit de plus en plus, car : 1) le coût des émissions de carbone augmente, et 2) le coût de l'électricité sans énergie fossile diminue.
Et il n'y a pas que ça.
Parfois — en été par exemple — les rivières sont pleines (et produisent de l'énergie hydraulique) et les éoliennes tournent. La Suède produit alors plus d'électricité qu'elle n'en consomme. HYBRIT peut tirer parti de cette énergie renouvelable « supplémentaire » en utilisant l'électrolyse pour convertir de l'eau simple en hydrogène. Ainsi, cette l'électricité verte sera stockée sous forme d'hydrogène, dans de vastes grottes souterraines, pour être utilisée par la production de fer d'HYBRIT.« C'est un cercle vertueux », note Hörnfeldt. « Nous pouvons veiller à ce que cette énergie « supplémentaire » issue de sources renouvelables soit utilisée de manière rentable. Stocker de l'énergie sous forme d'hydrogène permettra de plus de stabiliser le réseau électrique. »
Réduire le CO2 utilisé dans notre acier automobile existant
« SSAB fait d'autres investissements majeurs — en dehors de l'investissement dans HYBRIT — pour transformer les hauts fourneaux qui utilisent du carbone en fours à arc électrique », indique Hörnfeldt. « Si tout se passe comme prévu, notre haut fourneau d'Oxelösund sera reconstruit en 2025. Plutôt que de budgeter des sommes considérables pour la reconstruction, nous nous sommes demandés pourquoi ne pas le remplacer par un fourneau à arc électrique. Le fourneau à arc électrique peut être rempli d'acier recyclé jusqu'à ce que l'usine HYBRIT produise son propre minerai de fer préréduit pour faire de l'acier. »Trois autres hauts fourneaux SSAB seront également transformés en fours à arc électrique dans les années à venir.
« 90 % de nos émissions actuelles de CO2 proviennent de la transformation de minerai de fer en fer à partir de charbon à coke », explique Hörnfeldt. « HYBRIT permettra de se passer de ces émissions de CO2. Nous allons aussi travailler à réduire les 10 % restants de nos émissions de CO2, en convertissant autant que possible nos systèmes de chauffage en systèmes électriques, pour nos opérations de laminage et de traitement thermique. Quand ce ne sera pas possible – certains procédés demandent des températures supérieures à 1000 °C – nous utiliserons le bio-gaz. »
En attendant, LKAB transforme ses équipements dans ses mines de fer pour qu'ils fonctionnent à l'électricité plutôt qu'avec des hydrocarbures (pétrole, diesel et gaz). Même le granulat de minerai de fer livré à SSAB est plus écologique : les sous-produits des déchets du bois provenant de l'exploitation forestière suédoise sont fermentés et transformés en bio-gaz, puis utilisés pour alimenter l'usine de granulat de minerai de fer LKAB.
D'autres aciéries semblent adopter une approche plus timide vers l'hydrogène. Est-ce que SSAB et ses partenaires sauteraient des étapes en forçant une production de fer à partir d'hydrogène ?
« Ce n'est pas notre avis », répond Hörnfeldt. « Le changement climatique poussera le monde à changer et à imaginer des solutions bien plus vite qu'avant. Nous devons évoluer, pour nos enfants et de nos petits-enfants. Par ailleurs, l'étude de faisaibilité d'HYBRIT en 2018 était exhaustive et particulièrement convaincante sur la voie à suivre pour l'acier. L'agence suédoise pour l'énergie (Swedish Energy Agency) avait fait ses propres vérifications au préalable. Elle soutient fortement HYBRIT. »
« Nous étudions déjà la faisabilité de la mise en service du pilote en 2025, trois ans avant la date prévue. Nous pourrons y produire très vite de l'acier sans énergie fossile à partir de minerai de fer, pour un usage commercial. L'objectif est de commercialiser l'acier produit sans énergie fossile à grande échelle d'ici 2035. »
« Nous rompons avec les techniques classiques de fabrication de l'acier qui demandent une grande quantité de carbone. Nous voulons être la première aciérie sans énergie fossile du monde. »
Pour plus d'informations, consultez le site www.hybritdevelopment.com