Editorial : Décarbonation de l’industrie : des technologies à suivre …

Quand on parle de transition, on en perçoit des techniques évidentes, des énergies renouvelables à la mobilité électrique. On s’inquiète aussi que le modèle économique et social actuel, fondé sur l’abondance d’énergie, soit nécessairement obligé d’évoluer vers une économie de l’énergie globalement régressive.

On ne tranchera pas facilement ce débat, mais gérer la transition dans ses investissements, suppose non seulement, c’est l’évidence, de verdir ses portefeuilles, mais aussi de mener une analyse raisonnée et un suivi des évolutions techniques permettant de privilégier un scenario plutôt qu’un autre.

Nous commençons donc un point « technologies de décarbonation », renouvelable dans les livraisons ultérieures de la lettre FC2.

Quelques exemples de technologies de pointe… ou ancestrales.

Le « Power-to-Liquid »

C’est une technologie ancienne découverte en 1913, par Franz Fischer and Hans Tropsch en Allemagne, employée à partir de 1923 pour convertir du charbon en carburant synthétique. Un catalyseur permet de synthétiser, à 150 à 300 °C, du CO (monoxyde de carbone) issu du charbon gazéifié et de l’hydrogène, pour obtenir un carburant liquide. Celui-ci a ravitaillé l’aviation allemande pendant les années de guerre.

Un siècle plus tard l’optimisation de ce processus à partir d’hydrogène vert et de CO₂ recyclé est une des principales méthodes approuvées par l’ASTM (organisme américain de production de normes pour les essais de matériaux, un peu comme l’AFNOR au niveau international) pour la production de carburant durable pour l’aviation. Ce qui s’applique à l’aviation peut également concerner un socle incompressible de mobilité thermique.

https://www.airbus.com/en/newsroom/news/2021-07-power-to-liquids-explained#:~:text=What%20is%20Power%2Dto%2DLiquid,electrolysers%20to%20produce%20green%20hydrogen.

L’impression 3D

Elle est une évolution conceptuelle, en passant de la fabrication soustractive, l’usinage qui amène un bloc à une forme définie, à la fabrication additive, qui crée la forme attendue par ajout de matière en couches successives.

On perçoit immédiatement, les avantages en termes d’outillage, de déchets « soustractifs » évités, d’énergie de fraisage, de précision numérique. Tous ces avantages ont leur contribution écologique, mesurable.

L’impression 3D concurrence aussi les techniques de moulage, produire des pièces complexes sans casser le moule ou subdiviser l’exécution. Elle permet aussi de créer facilement des pièces creuses, plus économes en matière à la conception et en poids à l’usage. En outre elle permet des petites séries sans amortir une fabrication de moule.

Au-delà de notre émerveillement à voir naître sous nos yeux des pièces en plastique ou autre, l’impression 3D entre, avec ses mérites, dans les processus industriels et la fabrication de pièces de haute précision et en matériaux de haute résistance grâce aux évolutions technologiques récentes :

• Frittage sélectif par laser (SLS) : pour des pièces mécaniques de formes complexes, en plastique, métal ou céramique, avec l’avantage de produire les pièces sans support.
• Stéréolithographie (SLA) : pour les prototypes à haute précision dimensionnelle, quand on a des besoins de résistance mécanique moindre.
• Lithographie à deux photons (2PP) : une technique très récente, qui offre une résolution nanométrique, utile pour l’électronique, la photonique ou encore la biologie cellulaire.

L’impact potentiel de l’impression 3D sur les modes de production est sans précédent.

https://scietech.fr/la-fabrication-additive-revolution-des-procedes-de-production/

Un processus de production d’acier « zéro-carbone »

Jusqu’à aujourd’hui, pour la fabrication d’acier, l’opération de réduction du minerai d’oxyde de fer est réalisée dans le haut-fourneau, avec le charbon comme agent réducteur. Le charbon (C) s’accrochant à l’oxygène (O₂) libère du CO₂. En remplaçant le procédé du haut-fourneau par celui de la réduction directe (DRI), on remplace le charbon par un autre agent réducteur, le gaz naturel. Les atomes d’oxygène sont arrachés au minerai à moindre température et on réduit déjà fortement les émissions de CO₂.

En Suède en co-entreprise entre SSAB, LKAB et Vattenfall, la technologie nouvelle HYBRIT (Hydrogen Breakthrough Ironmaking Technology) permet de complètement décarboner la production d’acier, à partir de minerai et d’hydrogène vert. C’est la mise en œuvre de la technique de « réduction directe » en remplaçant le gaz naturel par l’hydrogène. C’est un des développements les plus importants pour la décarbonation de l’acier.

L’unité DRI doit être couplée à un four électrique, pour fondre le pré-réduit de fer fabriqué par le DRI.

https://france.arcelormittal.com/neutralite-carbone/dri-hydrogene

https://www.lesechos.fr/industrie-services/industrie-lourde/dans-le-grand-nord-de-la-suede-500-tonnes-dacier-zero-emission-ont-deja-ete-produites-1932769