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jen la ville de Woburn, Massachusetts, une banlieue juste au nord de Boston, un groupe d’ingénieurs et de scientifiques en blouse blanche a inspecté une pile ordonnée de lingots d’acier gris métallisé de la taille d’une brique sur un bureau à l’intérieur d’un espace de laboratoire éclairé au néon.
Ce qu’ils regardaient, c’était un lot d’acier créé à l’aide d’une méthode de fabrication innovante, une méthode dont Boston Metal, une entreprise issue du MIT il y a dix ans, espère transformer radicalement la façon dont l’alliage a été fabriqué pendant des siècles. En utilisant l’électricité pour séparer le fer de son minerai, l’entreprise prétend pouvoir fabriquer de l’acier sans libérer de dioxyde de carbone, offrant ainsi une voie pour nettoyer l’une des pires industries au monde en matière d’émissions de gaz à effet de serre.
Intrant essentiel pour l’ingénierie et la construction, l’acier est l’un des matériaux industriels les plus populaires au monde, avec plus de 2 milliards de tonnes produites annuellement. Cette abondance a cependant un prix élevé pour l’environnement. La sidérurgie représente 7 à 11 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, ce qui en fait l’une des plus importantes sources industrielles de pollution atmosphérique. Et comme la production pourrait augmenter d’un tiers d’ici 2050, cette charge environnementale pourrait s’alourdir.
Cela pose un défi important pour faire face à la crise climatique. Les Nations Unies affirment qu’une réduction significative des émissions de carbone industrielles est essentielle pour maintenir le réchauffement climatique sous la barre des 1,5° Celsius fixée par l’accord de Paris sur le climat de 2015. Pour ce faire, les émissions de la sidérurgie et d’autres industries lourdes devront chuter de 93 % d’ici 2050, selon les estimations de l’Agence internationale de l’énergie.
Face à la pression croissante des gouvernements et des investisseurs pour réduire les émissions, un certain nombre de sidérurgistes, y compris les grands producteurs et les startups, expérimentent des technologies à faible émission de carbone qui utilisent de l’hydrogène ou de l’électricité au lieu de la fabrication traditionnelle à forte intensité de carbone. Certains de ces efforts se rapprochent de la réalité commerciale.
« Ce dont nous parlons, c’est d’une industrie à forte intensité de capital et averse au risque où les perturbations sont extrêmement rares », a déclaré Chris Bataille, économiste de l’énergie à l’IDDRI, un groupe de réflexion basé à Paris. Par conséquent, a-t-il ajouté, « c’est excitant » qu’il se passe tant de choses en même temps.
Pourtant, les experts conviennent que la transformation d’une industrie mondiale qui a généré plus de 2,5 billions de dollars en 2017 et emploie plus de 6 millions de personnes nécessitera d’énormes efforts. Au-delà des obstacles pratiques à la mise à l’échelle de nouveaux procédés à temps pour atteindre les objectifs climatiques mondiaux, il y a des inquiétudes concernant la Chine, où plus de la moitié de l’acier mondial est fabriqué et dont les plans de décarbonisation du secteur sidérurgique restent vagues.
« Ce n’est certainement pas une solution facile pour décarboniser une industrie comme celle-ci », a déclaré Bataille. « Mais il n’y a pas le choix. L’avenir du secteur – et celui de notre climat – en dépend.
La sidérurgie moderne implique plusieurs étapes de fabrication. Le plus souvent, le minerai de fer est broyé et transformé en aggloméré (solide rugueux) ou en boulettes. Séparément, le charbon est cuit et transformé en coke. Le minerai et le coke sont ensuite mélangés avec du calcaire et introduits dans un grand haut fourneau où un flux d’air extrêmement chaud est introduit par le bas. Sous des températures élevées, le coke brûle et le mélange produit de la fonte liquide, appelée fonte brute ou fonte de haut fourneau. Le matériau fondu passe ensuite dans un four à oxygène, où il est soufflé avec de l’oxygène pur à travers une lance refroidie à l’eau, ce qui élimine le carbone pour laisser l’acier brut comme produit final.
Cette méthode, brevetée pour la première fois par l’ingénieur anglais Henry Bessemer dans les années 1850, produit des émissions de dioxyde de carbone de différentes manières. Premièrement, les réactions chimiques dans le haut fourneau entraînent des émissions, car le carbone piégé dans le coke et le calcaire se lie à l’oxygène de l’air pour créer du dioxyde de carbone comme sous-produit. De plus, les combustibles fossiles sont généralement brûlés pour chauffer le haut fourneau et alimenter les usines de frittage et de bouletage, ainsi que les fours à coke, émettant du dioxyde de carbone au cours du processus.
Jusqu’à 70 % de l’acier mondial est produit de cette manière, générant près de deux tonnes de dioxyde de carbone pour chaque tonne d’acier produite. Les 30% restants sont presque tous fabriqués dans des fours à arc électrique, qui utilisent un courant électrique pour faire fondre l’acier – en grande partie de la ferraille recyclée – et ont des émissions de CO₂ bien inférieures à celles des hauts fourneaux.
Mais en raison de l’offre limitée de ferraille, toutes les demandes futures ne peuvent pas être satisfaites de cette façon, a déclaré Jeffrey Rissman, directeur du programme industriel et responsable de la modélisation à la société de politique énergétique et climatique Energy Innovation basée à San Francisco. Avec les bonnes politiques en place, le recyclage pourrait fournir jusqu’à 45 % de la demande mondiale en 2050, a-t-il déclaré. « Le reste sera satisfait en forgeant de l’acier à base de minerai primaire, d’où proviennent la plupart des émissions. »
Ainsi, « si l’industrie sidérurgique est sérieuse » au sujet de ses engagements climatiques, a-t-il ajouté, « elle devra remodeler fondamentalement la façon dont le matériau est fabriqué – et le faire assez rapidement ».