De nouvelles adaptations pour les hauts fourneaux pourraient réduire les émissions de la production d'acier de 90 %

Des chercheurs de l'Université de Birmingham ont conçu une nouvelle adaptation pour les fours sidérurgiques existants qui pourrait réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO2) de l'industrie sidérurgique de près de 90 %.

Dans un communiqué de presse, l'université a expliqué que cette réduction radicale est obtenue grâce à un système de recyclage du carbone en « boucle fermée », qui pourrait remplacer 90 % du coke généralement utilisé dans les systèmes actuels de hauts fourneaux à oxygène de base et produire de l'oxygène comme sous-produit.

Conçu par le professeur Yulong Ding et le Dr Harriet Kildahl de l'école de génie chimique de l'université de Birmingham, le système est détaillé dans un article publié dans le Journal of Cleaner Production, qui montre que s'il était mis en œuvre uniquement au Royaume-Uni, il pourrait permettre de réaliser des économies de coûts de 1,28 milliard de livres sterling en 5 ans tout en réduisant les émissions globales du Royaume-Uni de 2,9 pour cent.

Le professeur Ding a déclaré : « Les propositions actuelles visant à décarboner le secteur sidérurgique reposent sur la suppression progressive des usines existantes et l'introduction de fours à arc électrique alimentés par de l'électricité renouvelable. Cependant, la construction d’une usine de four à arc électrique peut coûter plus d’un milliard de livres sterling, ce qui rend ce changement économiquement irréalisable dans le temps restant pour respecter l’Accord de Paris sur le climat. Le système que nous proposons peut être adapté aux centrales existantes, ce qui réduit le risque d’actifs bloqués, et la réduction des émissions de CO2 et les économies de coûts sont immédiatement visibles.

La majeure partie de l'acier mondial est produite via des hauts fourneaux qui transforment le fer à partir du minerai de fer et des fours à oxygène basiques qui transforment ce fer en acier.

Le processus est intrinsèquement à forte intensité de carbone, utilisant du coke métallurgique produit par distillation destructive du charbon dans un four à coke, qui réagit avec l'oxygène présent dans le souffle d'air chaud pour produire du monoxyde de carbone. Celui-ci réagit avec le minerai de fer dans le four pour produire du CO2. Le gaz de combustion du four contient principalement de l'azote, du CO et du CO2, qui sont brûlés pour élever la température de l'air soufflé jusqu'à 1 200 à 1 350 °C dans un poêle chaud avant d'être soufflés dans le four, le CO2 et le N2 (contenant également des NOx) étant émis vers l'environnement.

Le nouveau système de recyclage capte le CO2 des gaz de combustion et le réduit en CO à l'aide d'un réseau minéral cristallin connu sous le nom de matériau « pérovskite ». Le matériau a été choisi car les réactions se déroulent dans une plage de températures (700-800°C) qui peuvent être alimentées par des sources d'énergie renouvelables et générées à l'aide d'échangeurs de chaleur connectés aux hauts fourneaux.

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Sous une forte concentration de CO2, la pérovskite divise le CO2 en oxygène, qui est absorbé dans le réseau, et en CO, qui est réinjecté dans le haut fourneau. La pérovskite peut être régénérée jusqu’à sa forme originale lors d’une réaction chimique qui se déroule dans un environnement pauvre en oxygène. L’oxygène produit peut être utilisé dans le four à oxygène de base pour produire de l’acier.

La sidérurgie est le plus grand émetteur de CO2 de tous les secteurs industriels fondamentaux, représentant 9 % des émissions mondiales. Selon l’Agence internationale des énergies renouvelables (IRENA), il faut parvenir à une réduction de 90 % des émissions d’ici 2050 pour limiter le réchauffement climatique à 1,5°C.