La première usine de production d’acier n’utilisant pas de combustibles fossiles a été inaugurée ce 31 août par un consortium de 3 entreprises suédoises : SSAB, un sidérurgiste, LKAB une compagnie minière et Vattenfall, le principal énergéticien scandinave. Ces partenaires ont créé la société Hybrit dont l’objectif est de produire de l’acier « fossil-free » en remplaçant le coke traditionnellement utilisé dans les hauts-fourneaux par de l’hydrogène vert.
Si les énergies renouvelables peuvent assez facilement remplacer les énergies fossiles (charbon pétrole et gaz) dans la plupart de leurs usages comme les transports routiers, la production d’électricité et le chauffage, les ingénieurs n’avaient jusqu’ici pas réussis à « verdir » certains processus industriels.
Dans les hauts-fourneaux qui transforment le minerai de fer en fonte avant que celle-ci ne soit affinée dans une aciérie, le combustible utilisé est du coke, un dérivé du charbon produit dans les cokeries, des installations très polluantes. Dans les procédés employés classiquement pour fabriquer l’acier, ce coke sert à la fois à obtenir les hautes températures permettant de « fondre » le minerai de fer et à fournir le carbone qui entre dans l’élaboration de l’acier, lequel est en effet un alliage de fer et de carbone.
Au niveau mondial, l’industrie sidérurgique est responsable de 5 à 8% des émissions de dioxyde de carbone (CO2) et d’environ 10 à 15% de la demande totale de charbon. Dans le cadre de la lutte contre les changements climatiques et de l’abandon progressif des énergies fossiles il importe donc de trouver rapidement un autre processus pour la production d’acier.
Les aciéries électriques qui élaborent l’acier à partir de ferrailles recyclées ne posent pas de problème : elles peuvent évidemment être alimentées par de l’électricité d’origine renouvelable. Mais il en va tout autrement de la fabrication d’acier à partir du minerai de fer. Les sidérurgistes n’avaient jusqu’ici pas encore trouvé de substitut économiquement compétitif à l’utilisation de coke et donc de charbon.
On pourrait revenir aux procédés mis au point il y a quelques milliers d’années lorsque les premiers métallurgistes de la préhistoire utilisaient du charbon de bois dans les bas-fourneaux. Mais les quantités de bois nécessaires seraient telles que cette idée saugrenue accélérerait dangereusement la déforestation de la planète. Oublions là donc tout de suite.
Hybrit projette la production d’acier « fossil-free »
Depuis 2016, un consortium de 3 entreprises suédoises explore une autre piste : l’utilisation d’hydrogène vert pour la production d’acier. Cette année-là, SSAB, un sidérurgiste, LKAB une compagnie minière produisant du minerai de fer et Vattenfall, le principal énergéticien scandinave ont uni leurs forces en créant la société Hybrit, une initiative commune visant à produire de l’acier sans recourir aux énergies fossiles.
La Suède offre les conditions idéales pour ce type de projet. Elle produit 91 % du minerai de fer européen, sa mine de fer de Kiruna située au nord du cercle polaire étant la plus grande du monde. En outre son électricité est générée majoritairement par les énergies renouvelables, dont 38,7% d’hydroélectricité. Un atout important pour la production d’hydrogène « vert » par électrolyse de l’eau. Le pays dispose aussi d’une importante industrie sidérurgique à la pointe de l’innovation. Et puis surtout, la Suède projette d’atteindre la neutralité carbone en 2045 et cela implique que son industrie doive d’ici là se passer progressivement du recours aux énergies fossiles.
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Après deux années de recherche et de mise au point de la technologie, Hybrit a lancé pendant l’été 2018 le chantier de construction d’une usine pilote destinée à produire de l’acier « fossil-free » sur le site SSAB de Luleâ. Les travaux se sont achevés ce 31 août 2020 par une cérémonie d’inauguration à laquelle a participé le premier ministre, Stefan Löfven. « Avec la technologie HYBRIT, nous éliminerons les émissions de dioxyde de carbone dans la production d’acier », a déclaré à cette occasion Martin Lindqvist, président et CEO de SSAB. « Nous avons l’opportunité de révolutionner toute une industrie et de montrer qu’il est possible de la rendre neutre en carbone. Nous devons saisir cette chance. » a-t-il ajouté.
Des défis économiques et techniques
Le chemin est toutefois encore long. D’ici 2024 l’usine pilote testera différents procédés pour sélectionner celui qui sera le plus efficace. La mise sur le marché des premières tonnes d’acier neutre en carbone n’est prévue qu’en 2026 au plus tôt. Le défi ne sera pas seulement d’ordre technique. Les Suédois devront aussi rendre économiquement compétitive leur technologie « fossil-free ». Une première étude menée par Hybrit arrive à la conclusion que le coût important de la fabrication d’hydrogène par électrolyse plomberait la rentabilité du procédé. Son coût serait de 20 à 30% plus élevé que celui de la méthode traditionnelle de production d’acier à partir de la fonte élaborée dans les hauts-fourneaux. Les dirigeants de l’entreprise estiment toutefois que les réglementations environnementales sans cesse plus strictes pénaliseront de plus en plus les industries à forte intensité de carbone et que d’ici 2030 les prix de leur acier « vert » sera concurrentiel.
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Je pense que la part de l’éolien dans les mixes électriques sera suffisamment élevée pour que dans les périodes fortement ventées, notamment en hiver, le excédents de puissances électriques, à valeur zéro si inexploités, permettront d’obtenir de grandes quantités d’hydrogène à un tarif ne dépendant presque que de l’amortissement des électrolyseurs.
Bravo et merci de nous faire partager cette expérience suédo-européenne porteuse d’un espoir extraordinaire dans ce combat en forme de course contre la montre.
Et comment a partir du fer vous faites de l’acier. Cet article n’explique pas comment le carbone indispensable à l’acier est introduit et créé.