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ArcelorMittal intensifie sa chasse au CO2
Le site de Dunkerque recycle des sous-produits, notamment les laitiers, les gaz sidérurgiques et des ferrailles, afin d’économiser des matières premières et de réduire ses émissions de CO2. - © É RIC F LOG NY

ArcelorMittal intensifie sa chasse au CO2

Aurélie Barbaux |  le 03/10/2019  |  Transition énergétiquePerformance énergétiqueEnergieEuropeNord

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Très gros consommateur de charbon, le groupe sidérurgique multiplie les démonstrateurs technologiques pour réduire son empreinte environnementale.

 

La sidérurgie est l'une des industries les plus émettrices de CO2. Dans ce secteur ultra-concurrentiel, la compétitivité des sites de production est longtemps passée avant le climat. Chez Arce-lorMittal, ne cherchez pas un engagement de baisse de ses émissions, il n'y en a pas (lire interview ci-contre). Pour autant, depuis quelques années, le sidérurgiste multiplie les efforts pour atténuer son impact environnemental. « On utilise du charbon pour réduire le minerai de fer dans les hauts-fourneaux. Dès que l'on emploie une autre source, par exemple du gaz naturel, dans le procédé de réduction directe du fer DRI [pour Direct reduced iron, ndlr], on perd en efficacité énergétique », reconnaît Carl De Maré, le directeur groupe de la stratégie technologique d'ArcelorMittal. Certes, le groupe a adopté le gaz naturel pour l'un de ses procédés. Mais celui-ci n'est utilisé « que pour 5 % de la production mondiale et n'offre que peu de gain en termes d'émissions et d'efficacité énergétique. Ce n'est pas le procédé le plus efficient. C'est pourquoi 95 % de la production reste réalisée dans les hauts-fourneaux avec du charbon », observe le Carl De Maré.

Autant dire que la chasse aux émissions de CO2 demeure le défi majeur d'ArcelorMittal. La piste du captage et stockage du CO2 (CCS), explorée à partir de 2003, s'étant révélée être une impasse économique, le groupe explore d'autres voies. Depuis trois ans, les choses se sont accélérées avec la découverte du smart carbone. Le carbone intelligent, c'est par exemple un procédé de production par des bactéries d'éthanol à partir du CO2 extrait des gaz sidérurgiques. Un démonstrateur de 150 millions d'euros, en construction à Gand, en Belgique, devrait entrer en production à la mi-2020. 10 % du gaz sidérurgique disponible sur le site suffiront pour produire 80 millions de litres de bioéthanol, soit la consommation annuelle de 100 000 voitures. « Si nous convertissons tout notre gaz en bioéthanol, nous réduisons de 15 à 20 % nos émissions », avance Carl De Maré.

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La centrale DK6 opérée par Engie produit l’électricité de l’usine d’ArcelorMittal à partir de gaz naturel et de gaz sidérurgiques. - © ERIC FLOGNY

Récupération des gaz sidérurgiques

La France n'est pas en reste. La filiale du groupe, ArcelorMittal Atlantique et Lorraine (Amal), qui compte sept sites de production, 5 000 salariés et 2 000 sous-traitants, s'est lancée dans une certification ISO 50001 en 2016. À elle seule, elle consomme 150 térajoules par an, soit l'équivalent de 3 % de la production électrique française ou de 15 % de la consommation de carburant du parc automobile. Une énergie fournie principalement sous forme de charbon et de coke (69 %), de gaz sidérurgiques (11 %), d'électricité (12 %) et de gaz naturel (4 %). Le site de Dunkerque (Nord), avec ses trois hauts-fourneaux, utilise 86 % du total. Avec la certification, Amal vise une réduction de sa consommation de 4,1 % en 2020 par rapport à celle de 2014, en optimisant la récupération et la réutilisation de ses gaz sidérurgiques et en cherchant à remplacer le gaz naturel. Le procédé Igar (injection de gaz sidérurgique dans les hauts-fourneaux), qui sera testé en 2021, « pourrait permettre de diminuer de 17 % les émissions de CO2 d'ici à 2027 », explique Pascal Ritaine, ingénieur support efficacité énergétique d'Amal. « En passant de 14 à 18 % le taux de ferraille recyclé dans notre process, (suite p. 52) nous pourrons encore réduire de 4 % les émissions de CO2 », précise le directeur de l'usine de Dunkerque, Dominique Pair.

Si l'essentiel des efforts est fait sur les hauts-fourneaux, pour l'aciériste tout est bon en matière d'efficacité énergétique. À titre expérimental, deux voitures électriques, sur une flotte de 187 véhicules, roulent sur le site dunkerquois depuis la fin octobre. Les bâtiments du site de Fos-sur Mer (Bouches-du-Rhône) sont chauffés par une chaudière biomasse installée en 2017 et alimentée par 600 tonnes de palettes, auparavant traitées comme des déchets. Cela évite l'émission de 100 tonnes de CO2. À Florange (Moselle), c'est la chaleur des fours du manoir qui est récupérée et réintroduite dans le procédé pour baisser la consommation de gaz de 4 % par an et réduire de 4 000 tonnes les rejets de CO2. « Nous voulons utiliser davantage d'électricité dans notre procédé de réchauffage de l'acier. Nous cherchons comment, à long terme, atteindre ce but avec de l'électricité renouvelable », confie Carl De Maré. Le site multiplie les contrats de performance énergétique. « Le remplacement par notre partenaire E.On [avec lequel ArcelorMittal a conclu un contrat de performance énergétique, ndlr] de 1 100 luminaires par 700 LED permet d'économiser 2 700 mégawatt heures par an », se félicite Pierre Junges, le chef de projet du département énergie d'Amal. Le recours aux contrats de performance est en cours de généralisation sur les sites de la filiale.

« Le site de Fos veut revenir au niveau des meilleures performances industrielles du secteur, c'est-à-dire sous 2 % de gaz torché. » François Sgro, directeur industriel d'ArcelorMittal Méditerranée

Mise à contribution de la R&D

Sur le modèle de Dunkerque, qui a délégué à Engie la gestion de la centrale électrique DK6 de 800 mégawatts, Amal couvre 100 % de ses besoins en électricité à partir des gaz sidérurgiques et revend l'excédent sur le réseau. Le site de Fos-sur-Mer s'est associé à Veolia Industries Global Solutions. Les deux entreprises vont investir 190 millions d'euros sur trois ans pour remplacer les quatre chaudières et toutes les machines tournantes afin d'alimenter le site en électricité et les hauts-fourneaux en air pulsé ou comprimé. Il s'agit ici davantage d'un rattrapage de sous-investissements que d'une chasse aux émissions de CO2. Le but de l'opération est de « revenir au niveau des meilleures performances industrielles du secteur, c'est-à-dire sous 2 % de gaz torché », reconnaît François Sgro, le directeur industriel d'ArcelorMittal Méditerranée. Mais l'usine pourrait faire mieux. Elle participe au programme Vasco2 de valorisation du CO2 pour la production de micro-algues et de biocarburants.

« Nous n'abandonnons pas le stockage du CO2 », Carl De Maré, directeur groupe de la stratégie technologique d'ArcelorMittal

 

Quels sont les objectifs énergétiques d'ArcelorMittal ?

ArcelorMittal n'a pas voulu se fixer un objectif de réduction de ses émissions de CO2. Nous estimons qu'il est plus intelligent d'investir dans les technologies et les démonstrateurs afin d'avoir une idée claire sur leur déploiement à notre échelle. Nous devons aussi prévoir différents scénarios en fonction du prix de CO2. Sans connaître le cadre économique et réglementaire, s'engager sur des objectifs est dangereux.

 

Dans quelles technologies investissez-vous ?

Nous essayons d'être pragmatiques à long terme. Nous ne croyons pas à la grande révolution technologique lorsqu'il s'agit de traiter 5 millions de tonnes de CO2. Nous avons commencé à travailler sur le captage et le stockage du CO2 (CCS) en 2003, avec le projet Ulcos. Nous avions un plan pour reconstruire un haut-fourneau spécifique. Mais le procédé CCS s'est révélé beaucoup plus complexe que prévu. Le transport du CO2 vers un lieu de stockage pose aussi un problème du coût. À notre échelle, il faut des solutions que l'on peut installer dès maintenant.

 

Quelles alternatives avez-vous trouvées au CCS ?

Nous avons pensé à remplacer le gaz naturel que nous utilisons dans le procédé DRI (réduction directe) par de l'hydrogène vert produit par électrolyse de l'eau. Mais c'est irréaliste à notre échelle. L'électrolyse exigerait 4 000 mégawatts (MW) d'électricité. Or le plus grand électrolyseur ne fait que 10 MW. Il en faudrait donc 400 ! Et le coût de l'hydrogène n'est pas compétitif.

En revanche, il y a cinq ans, nous avons commencé à tester deux technologies de smart carbone, qui pourront être complémentaires. Nous avons lancé la construction d'un démonstrateur à Gand, en Belgique, avec la société Lanzatech, pour produire du bioéthanol à partir de l'oxyde de carbone (CO) de nos hauts-fourneaux, que l'on peut brûler pour produire de l'électricité. Et à Dunkerque, nous testons un procédé d'injection de gaz sidérurgiques recyclés (Igar) dans les hauts-fourneaux. Nous travaillons aussi à remplacer le charbon broyé par des déchets de bois, de plastiques, mais la maturité de cette technologie est plus faible.

 

Quel est l'agenda ?

À partir de 2021, nous devrions lancer en France la conversion en éthanols si la démonstration est un succès. La généralisation du procédé Igar se ferait en 2025. Nous devrions pouvoir combiner les deux technologies vers 2030. Mais ArcelorMittal n'abandonne pas le CCS. Avec Igar, nous ne recyclons que 30 % du CO2 produit dans les hauts-fourneaux. Pour les 70 % restants, nous travaillons avec les pétroliers afin de trouver des moyens de stockage et explorons de nouvelles solutions pour réutiliser le CO2 non recyclé.

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Carl De Maré, directeur groupe de la stratégie technologique d’ArcelorMittal - © D. R.

La vraie bonne idée : investir l'économie circulaire

 

Depuis 1985, les rejets thermiques du process de mélange de minerai sont récupérés et utilisés par le réseau de chaleur de Dunkerque (Nord) pour chauffer des écoles, 6 000 logements, la piscine et l'hôpital. Une extension du réseau de 90 térajoules destinée aux grands bureaux sera mise en service en 2020. Depuis juin 2018, c'est la chaleur dégagée par le refroidissement de l'acier produit sur le site de Saint-Chély-d'Apcher (Lozère), qui alimente le réseau de chaleur de la ville géré par Scabe (groupe Engie). Un projet similaire pourrait chauffer le centre aquatique de Desvres (Pas-de-Calais). À Fos-sur-Mer (Bouches-du-Rhône) et à Dunkerque, le fabricant irlandais Ecocem utilise le laitier (déchet des hauts-fourneaux) pour produire du ciment plus vert.

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