Par : Kayla Carey et Andrew Primo | 27 octobre 2022
Le ciment est une substance poudreuse qui peut être mélangée à du sable, de l'eau et du gravier pour former du béton.
La plupart des gens connaissent le ciment, ingrédient clé du béton, mais peu sont conscients de l'importance fondamentale de ce matériau dans la vie contemporaine. Bâtiments, routes, ponts, canaux, trottoirs, voies ferrées, ports, lignes électriques, parcs éoliens et solaires… presque toutes les infrastructures nécessitent du ciment, et en grande quantité. L'Agence internationale de l'énergie estime que près de 4.3 milliards de tonnes Des millions de tonnes de ciment ont été produites rien qu'en 2021, permettant de fabriquer suffisamment de béton pour construire l'équivalent de plus de 2 800 barrages Hoover.
Et ce nombre ne fera que croître. D’ici le milieu du siècle, la population mondiale devrait avoisiner les 10 milliards d’habitants, dont plus des deux tiers vivront en ville. d'après le Département des affaires économiques et sociales des Nations UniesAjoutez à cela le développement massif des infrastructures d'électricité, d'énergies renouvelables, de transports efficaces et de captage du carbone nécessaires pour soutenir une société décarbonée, et la nécessité d'une augmentation significative des niveaux de production de ciment, déjà record aujourd'hui, devient parfaitement évidente.
Pourquoi les émissions du secteur du ciment sont-elles si difficiles à réduire ?
Il existe cependant un hic fatal à cette demande croissante : le ciment, tel qu’il est produit aujourd’hui, génère un énorme volume de gaz à effet de serre. Et la décarbonation ne se résume pas à remplacer le charbon par des énergies renouvelables ou à électrifier les véhicules. Au moins la moitié des émissions générées par la production de ciment Portland (la norme internationale) sont rejetées lors de la fabrication du clinker, une des principales étapes de la production de ciment.
Le clinker est produit dans des fours géants où le calcaire et d'autres minéraux sont surchauffés à des températures pouvant atteindre 1 480 °C (2 700 °F). Ce procédé génère d'énormes quantités de dioxyde de carbone (CO₂).2): aux États-Unis, à propos une tonne métrique de CO22 Des émissions de CO2 sont émises pour chaque tonne de ciment Portland produite. En raison de la difficulté à éviter ces émissions liées à cette étape cruciale de la production, l'industrie du ciment est considérée comme « difficile à dépolluer ».
La production de clinker nécessite une chaleur intense et rejette du dioxyde de carbone comme déchet. Source de l'image : Association canadienne du ciment
Avec de tels volumes de ciment produits chaque année à des taux d'émission aussi élevés, l'industrie cimentière est devenue l'une des plus émettrices de carbone de la planète. contribuant à hauteur d'environ 2.4 milliards de tonnes métriques de CO₂2Cela représente plus que toutes les émissions du transport aérien et maritime réunies, et ces émissions ne feront qu'augmenter à moins que des mesures rapides ne soient prises pour réduire l'intensité carbone du ciment.
Comment réduire les émissions difficiles à maîtriser du secteur du ciment ?
Face à la demande croissante d'infrastructures et à l'urgence de la décarbonation, comment l'industrie cimentière peut-elle résoudre ce paradoxe ? Sans surprise, il n'existe pas de solution unique ni simple.
La feuille de route « zéro émission nette » 2050 de la Global Cement and Concrete Association (GCCA) recense plusieurs actions que l’industrie du ciment peut adopter pour réduire drastiquement ses émissions de gaz à effet de serre et limiter les conséquences les plus graves du changement climatique. Ces stratégies comprennent :
- Améliorer l'efficacité opérationnelle ;
- Passer à des sources d'énergie moins carbonées ;
- Remplacer le clinker traditionnel dérivé du calcaire par des matériaux alternatifs ; et
- Déploiement des technologies de captage, d'utilisation et de stockage du carbone (CUSC).
Chaque voie peut avoir un impact significatif sur la réduction de l'intensité carbone du ciment ; cependant, seules quelques technologies permettent de réduire les émissions problématiques libérées lors de la production de clinker : le remplacement du clinker et le CCUS.
Remplacement du clinker : Dans certaines applications, le clinker peut être remplacé, au moins partiellement, par des produits alternatifs appelés ajouts cimentaires (AC). Les AC sont généralement des sous-produits de procédés industriels, tels que la production de charbon et d’acier. Cependant, les mutations de ces industries, comme la fermeture des centrales au charbon et le passage à des fours de production d’acier plus performants, ont réduit la disponibilité de ces AC couramment utilisés, créant un déséquilibre entre l’offre et la demande. Certaines entreprises ont lancé des projets pilotes pour produire d’autres substituts du clinker, tels que les cendres volantes issues des décharges et des substances naturelles – appelées « pouzzolanes naturelles » – comme les cendres volcaniques. Toutefois, la production et le traitement de ces matériaux en vue de leur utilisation dans le ciment sont complexes et coûteux, et leur production n’a pas encore atteint l’échelle nécessaire pour combler la pénurie croissante d’AC.
Capture, utilisation et stockage du carbone : CCUS — dans lequel le CO2 La capture et le stockage des CO₂ émis lors de la production de clinker, ou leur réutilisation dans d'autres applications, constituent une autre approche clé pour réduire les émissions liées à la production de ciment. À l'heure actuelle, très peu de projets de captage, d'utilisation et de stockage du CO₂ (CUS) existent, notamment dans les cimenteries. Presque tous les projets CUS à travers le monde sont encore au stade pilote, car cette technologie se heurte à d'importants obstacles à sa mise en œuvre et son coût est extrêmement élevé.
Près de 4.3 milliards de tonnes de ciment ont été produites en 2021, soit suffisamment de béton pour construire l'équivalent de plus de 2 800 barrages Hoover.
Tirer parti du marché volontaire du carbone
Pour que les secteurs difficiles à décarboner atteignent leurs objectifs de neutralité carbone dans les délais impartis, ils doivent collaborer et mettre en œuvre un ensemble de technologies éprouvées et émergentes, telles que le remplacement du clinker et le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CUSC). Mais comment l'industrie peut-elle surmonter les obstacles économiques et techniques qui freinent le déploiement à grande échelle de ces technologies ? Le marché volontaire du carbone pourrait constituer un levier important pour commercialiser de nouveaux matériaux de conversion du carbone et rendre le CUSC plus rentable.
Aujourd'hui, l'industrie cimentière dispose de plus en plus d'opportunités pour générer des crédits carbone volontaires. Climate Action Reserve , l'un des registres de compensation carbone les plus fiables, a récemment annoncé la mise en place d'un protocole sur le ciment bas carbone visant à encourager la production de ciments cimentaires supplémentaires innovants afin de combler le déficit d'approvisionnement actuel. Outre les incitations fiscales, de nouvelles opportunités émergent également pour générer des crédits carbone à partir de projets de captage, d'utilisation et de stockage du carbone (CUSC). L'industrie cimentière peut tirer parti du marché volontaire du carbone pour orienter les financements indispensables au secteur et accélérer sa transition vers la décarbonation.
À propos des auteurs
Kayla Carey est responsable du développement de programmes, spécialisée dans la décarbonation des secteurs difficiles à décarboner. Forte d'une expérience en gestion du développement durable et en politique énergétique, elle accompagne les entreprises des secteurs de l'énergie et de l'industrie dans leurs démarches sur les marchés environnementaux et dans l'élaboration de nouvelles méthodologies quantitatives. Elle est titulaire d'une maîtrise en politique environnementale et des ressources naturelles et d'une licence en écologie et biologie évolutive, toutes deux obtenues à l'Université du Colorado à Boulder.
Andrew Primo est titulaire d'une maîtrise en politiques environnementales et de gestion des ressources naturelles de l'Université du Colorado à Boulder et d'une licence en anglais et linguistique de l'Université d'État métropolitaine de Denver. Installé à Denver, il dirige, sur son temps libre, des équipes de bénévoles qui entretiennent les sentiers et restaurent les habitats naturels dans tout le Colorado. Il aime aussi lire, jardiner et explorer les montagnes avec son chien.
