Ce que nous voulons dire quand nous parlons d'acier à faible teneur en carbone

L'histoire de notre industrie reflète à bien des égards les sociétés dans lesquelles nous opérons, et depuis la révolution industrielle, la production de fer et d'acier a été alimentée par le charbon.

Cela change désormais, et l'industrie sidérurgique, comme le reste de la société, se transforme pour fournir des produits et services dans un avenir où l'émission de dioxyde de carbone et d'autres gaz à effet de serre est sévèrement réduite.

Le langage associé à ce changement est encore en développement, et par conséquent, une grande variété d'expressions sont utilisées par différentes parties prenantes.

Ces expressions sont souvent utilisées de manière interchangeable mais peuvent parfois signifier des choses très différentes. Que penser de l'utilisation de plus en plus variée de l'expression acier vert ? Pour certains, il s'agit simplement d'un terme marketing sans définition ni limite.

À l'autre extrême, certains pensent qu'il s'agit d'un terme nécessitant une certification couvrant toute la gamme de la durabilité.

Et le problème ne concerne pas seulement l'acier vert. Mon acier vert est-il votre acier propre ou votre acier zéro carbone ? Et où sont tracées les limites entre l'acier net zéro, l'acier zéro carbone et l'acier à faible teneur en carbone ?

Nous mettons en place certaines définitions qui apporteront de la clarté sur ce que nous voulons dire lorsque nous parlons de ces sujets.

Notre industrie travaille à développer et lancer une nouvelle famille de produits sidérurgiques, fabriqués avec une empreinte carbone bien plus faible qu'auparavant.

Acier à faible teneur en carbone

Cet acier à faible teneur en carbone est fabriqué à l'aide de technologies et de pratiques qui entraînent des émissions nettement inférieures à celles de la production conventionnelle.

En 2021, la plupart de l'acier est produit en utilisant des réducteurs à base de combustibles fossiles ; cependant, de nombreux sidérurgistes ont mis en œuvre ou développent des technologies qui réduisent considérablement les émissions du processus central de fabrication de l'acier. Les exemples incluent :

• A o Verde do Brasil utilise 100 % de charbon de bois pour produire des produits en fer et en acier à faible teneur en carbone.

• ArcelorMittal construit une installation à grande échelle à Gand, en Belgique, pour convertir les gaz résiduaires des aciéries en éthanol, qui peut être utilisé dans une large gamme d'applications, y compris la production de carburants synthétiques. Une installation commerciale similaire a commencé à fonctionner en 2018 à Shougang Steel en Chine, produisant 30 millions de litres d'éthanol pour la vente au cours de la première année d'exploitation.

• Chez Emirates Steel aux Émirats arabes unis, jusqu'à 800 kt de CO2 par an sont capturés à partir du flux de gaz riche en CO2 de l'usine de fabrication de fer avant d'être injectés dans un champ pétrolifère mature pour un stockage permanent.

• L'usine Rocky Mountain Steel d'EVRAZ au Colorado passe du charbon au solaire. L'usine EVRAZ sera la plus grande centrale solaire sur site du pays dédiée à un seul client.

• HBIS, un important sidérurgiste chinois, construit un projet de démonstration DRI d'hydrogène métallurgique d'une capacité de 1,2 Mt. Le projet utilisera des technologies d'hydrogène vert et bleu pour explorer une voie vers zéro émission de CO2 du processus de fabrication du fer et de l'acier.

• La micro-usine de Nucor à Sedalia, Missouri, est la première aciérie américaine à fonctionner à l'énergie éolienne. L'usine est un partenariat entre l'entreprise sidérurgique et le service public local, qui alimentera l'usine après un accord d'achat d'électricité entre les entreprises.

• Tata Steel développe une nouvelle technologie de fusion innovante à travers son projet HIsarna. La technologie HIsarna peut produire du fer sans cokeries ni installations d'agglomération, produisant un flux de gaz résiduaire riche en CO2 parfaitement adapté au CSC.

• thyssenkrupp Steel et Nippon Steel Corporation ont lancé une série de tests sur l'utilisation de l'hydrogène dans un haut fourneau en fonctionnement, visant à réduire considérablement les émissions de CO2 lors de la fabrication de l'acier.

L'acier produit avec toutes ces technologies peut être considéré comme de l'acier à faible teneur en carbone, bien qu'il soit probable que ce qui est considéré comme de l'acier à faible teneur en carbone aujourd'hui puisse être différent d'ici 2050, lorsque la réglementation, les attentes sociétales et les technologies auront complètement changé.

De nombreuses autres expressions sont utilisées dans notre industrie et par les parties prenantes pour désigner l'acier produit avec ces technologies de production de nouvelle génération.

Nous préférons et utilisons l'acier à faible teneur en carbone car, comme pour « l'électricité à faible teneur en carbone », nous pensons qu'il est intuitivement plus facile à comprendre et que sa signification est claire.

Acier vert

L'acier vert est utilisé et interprété par de nombreuses parties différentes pour signifier des choses différentes, souvent dans le contexte de la commercialisation de nouveaux produits plus respectueux de l'environnement. Il a été utilisé pour désigner l'acier fabriqué à l'aide d'une technologie de rupture, l'acier produit à partir de ferraille, l'acier réutilisé et refabriqué, et l'acier conventionnel dont les émissions sont compensées par la suppression d'unités ou de quotas de carbone. Compte tenu de ce manque inhérent de clarté et de la diversité des significations, « acier vert » n'est pas une expression utilisée par worldsteel.

Acier zéro carbone

Pour être véritablement zéro carbone, l'acier devrait être produit sans aucune émission de CO2 du tout. C'est un seuil très élevé à atteindre, et il est difficile de concevoir une technologie de production qui pourrait y parvenir en 2021.

Beaucoup peuvent s'en approcher, mais zéro est absolu et probablement inaccessible sans l'utilisation de compensations pour les émissions de carbone résiduelles. Ces émissions résiduelles peuvent provenir de la chaîne d'approvisionnement, de l'utilisation d'électrodes contenant du carbone ou de l'utilisation de gaz naturel dans les processus associés.

En fin de compte, l'acier doit contenir un peu de carbone, car c'est ce qui le différencie du fer pur. Bien que ce carbone d'alliage essentiel puisse provenir de sources non fossiles, sa présence fait de l'« acier zéro carbone » un terme quelque peu trompeur.

Acier net zéro / Acier carbone neutre

Si, cependant, un équilibre peut être atteint entre les gaz à effet de serre émis dans l'atmosphère lors de la production d'acier et les émissions retirées de l'atmosphère par des puits, l'acier obtenu peut être qualifié de net zéro ou de carbone neutre.

La production d'acier net zéro peut nécessiter des compensations dans d'autres secteurs pour atteindre une véritable neutralité, et il est important que si des revendications de neutralité carbone sont faites, les producteurs soient transparents sur les limites, leurs méthodologies comptables et la qualité et la crédibilité des compensations utilisées.

Acier sans combustibles fossiles

Quelques entreprises sidérurgiques commencent à commercialiser de l'acier sans combustibles fossiles. L'acier sans combustibles fossiles est un acier fabriqué sans utiliser de combustibles fossiles tels que le charbon ou le gaz naturel, ni aucune énergie dérivée de combustibles fossiles.

Tout acier sans combustibles fossiles sera à faible teneur en carbone, mais tout acier à faible teneur en carbone ne peut pas être décrit comme sans combustibles fossiles. Par exemple, l'acier à faible teneur en carbone produit dans une installation utilisant le captage et le stockage du carbone (CSC) peut encore utiliser du gaz naturel ou du charbon, mais empêche l'émission de CO2 dans l'atmosphère. Si la biomasse joue un rôle, il sera important de s'assurer qu'elle est approvisionnée de manière responsable[1].

Acier propre

Acier propre est une expression technique utilisée dans le secteur sidérurgique pour désigner les aciers contenant de faibles niveaux d'impuretés, d'oxydes, d'inclusions, ou une teneur en carbone faible ou ultra-faible dissous dans le métal. L'expression est d'usage courant.

Sans carbone

Sans carbone est également une expression difficile à associer à l'acier, après tout, l'acier sans carbone est du fer, et la teneur en carbone de l'acier est contrôlée avec précision pour obtenir les propriétés requises dans un lot spécifique. Du carbone devra être ajouté au fer réduit par hydrogène pour le transformer en acier par le processus d'affinage.

La conversation sur le changement climatique est souvent menée en termes de nécessité de décarboner la société. Nous n'utilisons généralement pas cette expression pour désigner la production d'acier, car ce sont les émissions de la production d'acier qui doivent être exemptes de gaz à effet de serre/CO2, et non le processus lui-même.

De nombreuses technologies de rupture prometteuses utiliseront encore le carbone comme agent réducteur chimique mais empêcheront les gaz à effet de serre nocifs d'être libérés dans l'atmosphère. Ainsi, bien que les émissions de notre industrie finiront par être décarbonées, le processus de fabrication du fer lui-même ne le sera peut-être pas.

Technologie de rupture

La technologie de rupture produit de l'acier à faible teneur en carbone d'une manière radicalement différente du haut fourneau conventionnel, de la technologie DRI ou EAF. Les exemples de technologies de rupture en développement incluent la réduction par l'hydrogène, l'application du CSC, l'électrolyse du minerai de fer, une gamme de technologies de captage, utilisation et stockage du carbone (CCUS) et de nouveaux procédés de réduction par fusion.

Hydrogène

L'hydrogène est un vecteur clé qui permettra de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre du secteur du fer et de l'acier, et de nombreuses entreprises sidérurgiques explorent cette option technologique. L'hydrogène est souvent attribué une couleur, en fonction de ses caractéristiques bas carbone.

Lorsque nous parlons d'hydrogène bas carbone, nous entendons :

• L'hydrogène vert est produit par électrolyse de l'eau, alimentée par de l'électricité renouvelable.

• L'hydrogène bleu est fabriqué à partir de gaz naturel par le procédé de reformage du méthane à la vapeur combiné au CSC.

• L'hydrogène peut également être produit par électrolyse en utilisant d'autres sources d'électricité bas carbone, telles que le nucléaire ou le CSC. Nous considérons également cela comme bas carbone.

L'hydrogène fossile est fabriqué à partir de combustibles fossiles non atténués, principalement :

• L'hydrogène gris est fabriqué à partir de gaz naturel par le procédé de reformage du méthane à la vapeur, sans CSC, de sorte que le CO2 est émis dans l'atmosphère.

• L'hydrogène brun ou noir est fabriqué par gazéification du charbon et entraîne des émissions de gaz à effet de serre nettement plus élevées que les autres teintes.

Les clients de PKU Pioneer comprennent de nombreux fabricants qui utilisent de nouveaux procédés émergents pour produire de l'acier propre et de l'acier à faible teneur en carbone, tels que Fangda Special Steel Technology Co., Ltd., Lianyuan Steel, etc. Les unités de production d'oxygène VPSA que nous fournissons aident ces producteurs de fer et d'acier à économiser de l'énergie et à réduire les émissions, et contribuent également à optimiser leurs lignes de production de fer et d'acier en général.

[1] Il existe un certain nombre de systèmes pour certifier la biomasse responsable, par exemple, le Forest Stewardship Council

(Reproduit de WorldSteel)