D'un fardeau à une ressource précieuse : transformer les émissions de CO2

Oct 17, 2023

Enregistrer dans la liste de lecture Publié par David Bizley, Editor World Cement, lundi 05 juin 2023 10:30

Klaus Baernthaler, ANDRITZ, décrit le développement de la première usine pilote CCUS de l'industrie cimentière européenne.

Les processus chimiques impliqués dans la production de ciment en font l'une des sources les plus importantes d'émissions de dioxyde de carbone (CO2) au monde. Selon un rapport de 2021 publié par l'Imperial College, chaque tonne de clinker émet jusqu'à environ 0,6 tonne de CO2 lors du processus de calcination. En fait, l'Association mondiale du ciment et du béton (GCCA) rapporte que l'industrie du ciment contribue à environ 7 à 8 % des émissions mondiales de CO2 d'origine humaine. Cela place le ciment devant l'industrie aéronautique et au-delà des émissions de n'importe quel pays, autre que la Chine ou les États-Unis.

De toute évidence, la réduction des émissions de CO2 provenant de la production de ciment fera une différence cruciale pour aider le monde à atteindre ses objectifs nets zéro pour limiter le réchauffement climatique. Il existe des possibilités de réduction tout au long de la chaîne de valeur, par exemple en remplaçant les combustibles fossiles par des énergies renouvelables et de l'hydrogène vert, en développant des fours plus économes en énergie et en introduisant des ciments innovants à faible teneur en clinker. Cependant, ces mesures ne peuvent pas éliminer complètement les émissions de CO2. En effet, une grande partie des émissions de CO2 provient du carbonate de calcium (CaCO3) contenu dans le clinker, qui réagit pour former de l'oxyde de calcium (CaO) et libère du CO2 dans l'atmosphère. Il existe donc un écart important qui devra être comblé par la technologie de captage et de stockage du carbone (CSC).

Le défi est que le CCS en est encore à ses balbutiements, en particulier dans l'industrie du ciment. Selon le rapport de suivi du ciment publié par l'Agence internationale de l'énergie (AIE) en septembre 2022, seules environ 0,1 mégatonne (Mt) d'émissions de ciment sont capturées aujourd'hui. Cela signifie que le déploiement du CSC doit augmenter considérablement au cours de cette décennie et doit être capable de capturer près de 180 Mt en 2030.

Un cimentier qui relève le défi du CCS est Rohrdorfer Zement, qui produit des matériaux de construction de haute qualité pour couvrir la demande régionale sur des sites en Allemagne, en Autriche, en Italie et en Hongrie. L'entreprise a déjà adopté une approche pionnière pour atteindre une production neutre en CO2. Par exemple, il a été parmi les premiers à utiliser un convertisseur catalytique à gaz lavé pour la dénitrification (élimination des NOx - oxyde d'azote et dioxyde d'azote) des émissions de four et, à l'aide d'une centrale électrique, à convertir la chaleur résiduelle de la production de ciment en électricité.

Le site de Rohrdorf en Bavière, en Allemagne, a déjà connu des développements majeurs en matière de décarbonisation. En 2022, elle produisait du ciment avec 45 % de CO2 en moins qu'en 1990. Cet objectif a été atteint en optimisant les types de ciment et la consommation de combustible. L'objectif est d'atteindre une réduction de 65 % d'ici 2030. Les 35 % restants ne peuvent être réduits que par le captage.

De sa propre initiative, Rohrdorfer a investi environ 3 millions d'euros dans la première installation européenne de captage du carbone pour l'industrie cimentière. Cette usine pilote a été développée avec ANDRITZ en tant qu'entrepreneur en ingénierie, approvisionnement et construction (EPC). Poussé par l'innovation et la technologie, ANDRITZ soutient des solutions durables qui vont bien au-delà du champ d'application de la capture du carbone. L'usine, qui a démarré ses activités à l'automne 2022, capture maintenant 2 tpj de CO2, qui est utilisé comme un produit précieux par l'industrie chimique de la région.

L'investissement de Rohrdorfer dans le projet pilote de capture du carbone repose sur deux principaux moteurs, comme l'explique Helmut Leibinger, responsable de l'équipe zéro émission nette de l'entreprise :

"Actuellement, nous bénéficions d'un statut gratuit dans le cadre du système d'échange d'émissions (ETS). Cela signifie que nous avons une allocation gratuite de certificats pour le dioxyde de carbone que nous rejetons dans l'atmosphère. Mais cela est en train d'être supprimé, donc ce sera d'un coût prohibitif pour cela. Notre objectif est donc de trouver un moyen de décarboniser notre production d'ici 2038. Nous avons vu le potentiel de capture du carbone de l'expérience antérieure d'ANDRITZ dans d'autres industries, mais nous n'étions pas encore prêts pour un projet à grande échelle, d'autant plus que nous que nous ne pouvions pas nous contenter de "copier-coller" à partir, par exemple, de l'industrie pétrolière et gazière ; nous devions effectuer une preuve de concept pour vérifier les conditions techniques, qualitatives et économiques du captage et de la conversion du CO2 dans l'industrie du ciment ."

"De plus, notre industrie doit commencer à voir le potentiel du dioxyde de carbone comme un atout précieux plutôt qu'un problème dont il faut se débarrasser. Ce projet démontre comment il peut être transformé en méthanol, éthylène ou acide formique, devenant ainsi un point de départ matériau pour de nombreux produits qui sont actuellement dérivés de la pétrochimie."

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