Construire vert : de nouvelles technologies pour créer du ciment moins polluant

La demande croissante de logements dans la plupart des grandes villes du monde est de plus en plus en contradiction avec les efforts visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre, car les éléments constitutifs des projets de construction – le béton et le ciment – ​​sont extrêmement polluants.

Environ 7 % de toutes les émissions de carbone proviennent aujourd’hui de la production de ciment, ce qui en fait l’un des secteurs industriels les plus émetteurs, selon le cabinet de conseil McKinsey.

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« Le béton est un matériau de construction essentiel », a déclaré Claude Loréa, directeur du ciment, de l'innovation et de l'ESG à la Global Cement and Concrete Association. « Les trois quarts des infrastructures qui existeront en 2050 restent à construire. »

Environ 90 % des émissions du ciment Portland traditionnel proviennent de la production de clinker – le liant qui retient l’eau, le gravier et le sable – qui représente près des trois quarts du produit final.

En règle générale, le clinker est fabriqué en chauffant du calcaire et de l'argile dans un four rotatif à des températures supérieures à 2 700 degrés Fahrenheit. Le charbon est souvent utilisé pour alimenter ces fours. Environ les deux tiers des émissions de clinker sont libérés par le calcaire lorsqu'il est chauffé, tandis que le reste provient de la combustion de combustibles pour créer de la chaleur.

Ce processus est reproduit depuis des millénaires, mais les entreprises cherchent désormais à le modifier. Les approches du problème comprennent l’amélioration de l’efficacité énergétique, l’utilisation de carburants plus propres, la capture des émissions de carbone produites et le passage à des matières premières alternatives.

L’industrie cherche notamment à améliorer la durabilité de la production de ciment en ciblant les gains d’efficacité.

La startup britannique Carbon Re vise à optimiser l'utilisation du carburant en utilisant l'intelligence artificielle et l'apprentissage automatique. L'un des principaux problèmes de l'industrie est le gaspillage de carburant, selon Aidan O'Sullivan, cofondateur de Carbon Re, qui a déclaré que les différentes qualités de charbon signifient que la plupart des producteurs en utilisent souvent trop pour produire du clinker.

La startup analyse la consommation réelle de carburant d'un certain nombre de producteurs pour entraîner son algorithme d'apprentissage automatique afin de prédire le carburant optimal nécessaire pour une source de carburant et un objectif de production donnés. "Nous cherchons à optimiser le processus de consommation de carburant afin que vous utilisiez juste assez d'énergie pour obtenir la réaction chimique dont vous avez besoin", a-t-il déclaré.

De petites améliorations peuvent s’ajouter à un effet d’émission important. « Une économie de carburant de 2 % équivaut à des dizaines de milliers de tonnes de carbone par usine économisées », a déclaré O'Sullivan. Il a ajouté que ce développement a également des implications plus larges : « Il existe une énorme opportunité d’utiliser l’IA dans l’industrie lourde, où sa contribution représente 20 % des émissions de carbone. »

D’autres envisagent de changer complètement de type de carburant. Cemex, l'un des plus grands producteurs de ciment au monde, travaille avec la société suisse Synhelion pour produire du clinker en utilisant l'énergie solaire plutôt que le charbon. L'année dernière, les deux sociétés ont déclaré que leur projet d'essai en Espagne produisait du clinker sans combustibles fossiles.

Dans le cadre de cette approche, des miroirs concentrent la lumière du soleil dans le récepteur solaire de Synhelion qui est utilisé pour chauffer un four à environ 2 700 degrés Fahrenheit afin de créer un clinker sans combustibles fossiles. "Nous éliminons la combustion de combustibles fossiles tout en bénéficiant d'une chaleur à haute température", a déclaré Gianluca Ambrosetti, co-directeur général et co-fondateur de Synhelion.

Les deux sociétés travaillent actuellement pour voir si le processus peut être effectué selon un cycle continu en ajoutant le stockage d'énergie thermique à son processus. Son objectif est de produire commercialement du clinker à partir de l’énergie solaire d’ici 2030.

Synhelion cherche également à ajouter le captage du carbone à son modèle pour absorber le CO2 libéré par le calcaire, tout en réduisant les émissions issues de la combustion pour produire de la chaleur.

L’Agence internationale de l’énergie considère le captage, l’utilisation et le stockage du carbone comme un moyen de réduire les émissions pour l’industrie, mais pour le moment, cette adoption est lente. Dans son scénario d’émissions nettes nulles d’ici 2050, l’AIE affirme que « 8 % du CO2 provenant du secteur devra être stocké à l’échelle mondiale d’ici 2030, contre les niveaux négligeables actuels. Mais les progrès en matière de déploiement et d’investissement dans ce domaine sont encore limités, ces technologies étant encore aujourd’hui à des stades de développement relativement précoces.