La route vers l’acier vert

La production d’acier est une des activités les plus polluantes au monde. Alors que nous nous préoccupons de plus en plus de la crise du climat et de la durabilité, les choses doivent changer. Et les choses changent, à travers l’innovation et la pensée circulaire. Mais c’est un long chemin qui exigera une nouvelle manière de penser tout au long du cycle de vie du produit, de la conception aux solutions de fin de vie.

La lutte contre le changement climatique et l’effondrement environnemental est l’un des plus grands défis auxquels l’humanité ait jamais été confrontée, et l’industrie sidérurgique a un rôle essentiel à y jouer. Le Groupe International d’Experts sur le changement Climatique (GIEC) a estimé en 2014 que la production d’acier était responsable de 5% de toutes les émissions de gaz à effet de serre. Pour avoir un élément de comparaison, le secteur aéronautique représente 2% des émissions mondiales. De toute évidence, les producteurs d’acier et les innombrables industries qui utilisent l’acier ont la responsabilité d’aborder la durabilité en général et le changement climatique en particulier. Heureusement, il existe des opportunités pour le faire.

Des innovations dans la production d'acier

Il y a quelques raisons d’être optimistes dans le domaine de la sidérurgie. En premier lieu, l’acier est produit beaucoup plus efficacement aujourd’hui que jamais. L’énergie nécessaire pour produire de l’acier a considérablement baissé ces 50 dernières années et il existe un certain potentiel d’amélioration. La quantité d’acier produite à partir de déchets a aussi augmenté - un peu plus d’un tiers de l’acier produit dans le monde provient maintenant de matériaux recyclés. Pour Max Åhman, maître de conférence senior à la Section Études sur les systèmes environnementaux et énergétiques (Environmental and Energy Systems Studies) de l’université de Lund en Suède, ces développements sont positifs mais pas suffisants pour faire face aux défis environnementaux auxquels nous sommes confrontés. Il affirme que des technologies révolutionnaires sont nécessaires pour que l’acier devienne une ressource véritablement durable.

« Nous pouvons et nous ferons ce qu’il faut pour augmenter la quantité d’acier recyclé, » déclare-t-il. « S’il est fondu dans un four à arc électrique avec de l’électricité renouvelable, alors les émissions sont proches de zéro. C’est un point positif, mais nous ne pouvons pas dépendre totalement de l’acier recyclé. D’abord parce que la demande en acier croît dans le monde entier et nous continuerons à avoir besoin de plus d’acier vierge. Ensuite, parce qu’il y a des problèmes de qualité. Il n’est pas toujours possible de fabriquer des aciers spéciaux et autres nuances d’acier en utilisant uniquement de l’acier recyclé. « C’est très bien de parler d’efficacité énergétique et d’empreintes carbones, » concède M. Åhman.

Mais, nous avons aussi besoin de prendre les défis à long terme très au sérieux, je veux dire par là que nous devons nous concentrer sur les objectifs plus difficiles à atteindre. »

« Est-il vraiment nécessaire de remplacer tous les hauts fourneaux et, si oui, par quoi ? » demande-t-il. Proches du zéro émissions Les innovations technologiques de l’industrie sidérurgique qui ont le plus de chances d’aboutir, suggère M. Åhman, sont fondées sur le remplacement des hauts fourneaux à charbon par des méthodes basées sur des combustibles renouvelables. Cette approche est pilotée en collaboration public/privé en Suède (HYBRIT) ainsi qu’en Allemagne (SALCOS). Ces deux projets ont mis au point des méthodes permettant de produire de l’électricité à partir d’énergie renouvelable pour produire de l’hydrogène, utilisée ensuite pour remplacer le charbon à coke dans l’étape de réduction de la fabrication de l’acier. Cette méthode produit de l’eau comme sous-produit et non du CO2, de sorte qu’il est possible de produire de l’acier avec des émissions proches de zéro ou nulles. « Il n’y a pas d’inconnues techniques ici, » précise M. Åhman.

«  Nous avons fait une réduction directe de l’hydrogène et l’électrolyse est là. Ce que nous devons vérifier est si cela peut être fait à grande échelle de manière rentable et intégrée. » La menace imminente qui plane sur ce sujet, c’est qu’il faudra bientôt prendre des décisions à long terme. Compte tenu des longs cycles d’investissement dans cette industrie, les investisseurs devront bientôt décider où ils veulent être en 2050. « Si l’on veut remplacer la technique actuelle des hauts fourneaux par une méthode avec réduction directe de l’hydrogène, il faudrait en principe prendre des décisions d’ici à 2025. C’est le calendrier que nous traitons aujourd’hui, » conclut M. Åhman.

L'évaluation du cycle de vie

L’acier est partout dans nos sociétés modernes, de sorte que si nous nous mettons l’accent sur sa production, nous ne rendons pas totalement compte de son rôle dans un avenir durable. Karin Östman, Conseillère senior en politiques à Jernkontoret (Association des producteurs d’acier suédois), prône l’évaluation du cycle de vie comme une meilleure méthode pour comprendre l’acier et la durabilité. L’évaluation du cycle de vie permet de mesurer avec plus de réalité l’impact d’un produit du début à la fin de sa vie. En évaluant la totalité du cycle de vie d’un produit, avance-t-elle, il est possible de comprendre sa performance environnementale et de prendre de meilleures décisions sur des voies durables. De plus, les progrès de la production signifient que l’acier peut jouer un rôle positif dans la durabilité.

« Par exemple, le développement de nuances d’acier à haute résistance, » explique Mme Östman. « Lorsque de l’acier à haute résistance est utilisé dans la fabrication de voitures, leur poids diminue et elles sont moins énergivores. Ainsi, l’acier peut aider à réduire la consommation d’énergie dans la totalité du système. »

On peut facilement oublier que la durabilité couvre un domaine plus large qu’une simple réduction des émissions. La durabilité consiste à maintenir une planète habitable, ou comme l’explique l’ONU dans une description des Objectifs de Développement Durable, « pour protéger la planète et améliorer les vies et les perspectives de chacun, en tout point du globe. » Selon Östman, cette perspective est partagée par de nombreux producteurs du secteur sidérurgique. « La vision que nous nous sommes fixée à Jernkontoret est que d’ici 2050, l’industrie sidérurgique suédoise ne produira rien qui ne crée pas de valeur pour la société », dit-elle. « Autrement dit, zéro émission et pas de déchets, mais également, une contribution à une société meilleure. Offrir de belles carrières et des lieux de travail plus sûrs et plus équitables sont des éléments clés de cette vision. »

Utilisation durable de l'acier

Il faudra attendre plusieurs années avant que « l’acier vert » décrit par Max Åhman ne soit commercialisable, mais il existe néanmoins des options durables pour les fabricants et les ingénieurs en mécanique. L’approche de la durabilité par le biais du cycle de vie de Jernkontoret peut aider à identifier des sources d’amélioration. L’élément clé est de mettre l’analyse du cycle de vie au centre du processus de conception. De nombreux pays et de nombreuses organisations intergouvernementales et non-gouvernementales dressent des inventaires de cycles de vie pour quantifier l’impact des produits et de leurs intrants.

Leur objectif est que les données de ces inventaires soient globales et couvrent l’impact environnemental des matières premières, de la fabrication, du transport, de l’utilisation finale et bien plus encore jusqu’à la fin de vie des produits. Ces données permettent l’évaluation complète du cycle de vie d’une grande variété de biens, mais ces considérations fondamentales sont pertinentes pour presque toutes les applications nécessitant de l’acier.

Réduire, réutiliser, recycler

La première considération concerne l’efficacité des matériaux et les conceptions surdimensionnées. L’évaluation du cycle de vie commence par l’extraction des ressources et le surdimensionnement de la conception - concevoir un produit plus solide, plus grand ou plus complexe que ne l’exige son utilisation finale - est par définition une utilisation inefficace des matériaux. Utiliser de l’acier recyclé peut être une manière de réduire l’utilisation de matières premières, mais en fonction de l’application, obtenir une nuance d’acier plus élevée peut être une meilleure manière d’optimiser la conception et de réduire l’impact d’un produit tout au long de sa vie. Il est toujours conseillé de réfléchir sur la fin de vie d’un produit au stade de la conception pour disposer d'un modèle circulaire.

L’acier est recyclable à l’infini, mais la contamination avec d’autres métaux, notamment le cuivre, limite souvent l’opportunité d’utiliser de l’acier recyclé. L’aptitude au recyclage varie énormément selon le type de produit, mais assurer un démontage facile et minimiser le soudage de l’acier avec d’autres métaux sont des réflexions à mener au moment de la conception qui sont applicables à tous les secteurs industriels.