L’acier est généralement considéré comme un des piliers de notre civilisation, avec le ciment, l’ammoniac, et les matériaux plastiques. 50% de l’acier est utilisé pour le secteur de la construction et des infrastructures. La production annuelle était de 1,95 milliards de tonnes en 2021- production en croissance de 3% par an sur la période 2015-2020. Cette production a été multipliée par 30 entre 1900 et 2000, dépassant le milliard de tonnes en 2004 pour quasiment doubler entre 2004 et 2019. Cette production représente 7-8% des émissions mondiales de CO2.
70% de cet acier est produit à partir de minerai de fer (le fer est sous forme d'oxyde), le reste est de l’acier recyclé. La réduction du minerai se fait principalement avec du charbon, ou avec du gaz (méthode moins développée)- il faut environ 770 kg de charbon pour produire une tonne d’acier. La production d’acier représente environ 8% de la demande énergétique finale mondiale.
Décarboner cette industrie est un défi majeur étant donné sa taille (environ 1000 aciéries dans le monde) et le niveau de maturité des technologies permettant de remplacer le charbon. La technologie la plus mature et récoltant le plus de financements est celle de la Réduction Directe à l’hydrogène. L’hydrogène est alors utilisé comme agent de réduction de l'oxyde de fer. Les projets Hybrit en Suède (SSAB), de Thyssenkrupp en Allemagne ou de Mittal en France (entre autres) sont basés sur cette technologie. Il est évidemment nécessaire d’utiliser de l’hydrogène bas-carbone- plus de 50 millions de tonnes seraient nécessaires alors que la production actuelle est d’environ 94 millions de tonnes et moins de 1% est « bas-carbone ».
D’autres méthodes sont à l’étude, basées sur l’électrochimie. Electra développe un système basé sur l’utilisation de minerai dissous en solution aqueuse, afin de séparer le fer et les impuretés par électrochimie. Le procédé se passe à très basse température (moins de 100 degrés) ce qui supprime le besoin de charbon et permet l’utilisation d’électricité renouvelable. Electra a levé 85 millions de dollars cette année. Boston Metal au contraire utilise la séparation électrochimique (Molten Oxide Electrolysis) sur le minerai fondu afin d’extraire l’oxygène du fer. L’entreprise a récemment annoncé le déploiement de sa technologie pour valoriser des déchets miniers au Brésil.
En parallèle de ces développements, la demande pour l’acier bas-carbone se développe avec de nombreux constructeurs automobiles qui investissent dans les technologies de décarbonation et qui s’engagent à utiliser de l’acier décarboné dès qu’il sera disponible. Le défi reste de taille pour le secteur d’autant que la demande en acier devrait continuer à augmenter dans les années à venir.
Quelques liens pour aller plus loin:
- un rapport récent de Wood MacKenzie
- un article complet du Columbia Centre on Global Energy Policy
Une revue de la littérature scientifique sur les options technologiques et politiques pour la décarbonation du secteur