Les meilleures façons de réduire les émissions de carbone de l’industrie du ciment explorées

Les meilleures façons de réduire les émissions de carbone de l'industrie du ciment explorées

Crédit: Imperial College London

Un nouveau rapport de l’Impériale identifie les matériaux alternatifs et les technologies de capture du carbone comme essentiels pour décarboner l’industrie du ciment.

Environ 3,5 milliards de tonnes de ciment Portland ordinaire, un matériau de construction essentiel dans le monde, sont produites chaque année, mais chaque tonne émet jusqu’à 622 kg de dioxyde de carbone (CO2) L’industrie du ciment contribue à 7% du CO anthropique mondial2 émissions, avec la quantité de CO2 libérés en fonction des différences dans les matériaux utilisés dans la production, les types de four à ciment utilisés et les combustibles brûlés.

Dans un nouvel article, des chercheurs de l’Imperial College de Londres ont examiné les moyens potentiellement les plus efficaces de décarboner l’industrie. Ils disent qu’avec des interventions, les émissions pourraient varier de 80% à moins 50% des émissions actuelles lorsque le CO2 est activement retiré de l’atmosphère.

Cela pourrait être fait en utilisant une combinaison de captage et stockage du carbone (CSC) et de carburants et de substituts de produits intermédiaires. Cependant, ils disent que la solution la plus judicieuse pourrait être de combiner la combustion des déchets solides municipaux avec le CSC, ce qui pourrait réduire les émissions à moins 20% de leur niveau actuel.

L’auteur principal, le professeur Paul Fennell, du Département de génie chimique de l’Imperial, a déclaré: « CO2 est un gaz à effet de serre clé du changement climatique, et il est libéré par plusieurs aspects de la production de ciment. Les émissions liées aux procédés et aux combustibles représentent toutes deux une part importante des émissions totales du ciment. La modification des procédés et l’efficacité énergétique sont donc toutes deux importantes pour la réduction des émissions de carbone. En identifiant ces sources et en suggérant des interventions réalisables, nous espérons contribuer à décarboner l’industrie du ciment. « 

Le rapport, publié dans Joule, donne un aperçu des principales options de décarbonation et de leur interaction en termes d’émissions directes du processus de production de ciment. Les trois interventions clés ayant le plus d’impact potentiel sont identifiées.

CCS

La chimie inhérente à la production de ciment est responsable de jusqu’à 60 pour cent des émissions de carbone du ciment, de sorte que la libération de carbone est difficile à empêcher. Pour fabriquer du ciment, le calcaire en poudre est chauffé et combiné avec une variété de composants, pour produire un produit intermédiaire appelé clinker. Quarante pour cent du poids du calcaire est du CO2, qui est libéré au cours de ce processus.

Les meilleures façons de réduire les émissions de carbone de l'industrie du ciment explorées

Le processus de production de ciment. Crédit: Imperial College London

Les usines de CSC attachées aux fours à ciment pourraient capturer le carbone qui est libéré et le stocker là où il n’entrera pas dans l’atmosphère. Les chercheurs affirment que le CSC a un potentiel important, avec de nombreuses démonstrations pilotes et à plus grande échelle prévues.

Biomasse et déchets municipaux

La production de ciment est gourmande en énergie, nécessitant 3,3 gigajoules d’énergie thermique par tonne de clinker – une autre source de carbone dans l’industrie est la façon dont les usines sont alimentées. Au lieu d’utiliser des combustibles fossiles à forte intensité de carbone, les fabricants pourraient utiliser des biomasses neutres en carbone.

Cependant, la biomasse est une ressource limitée et les coûts de son utilisation à une telle échelle pourraient être prohibitifs, il faudrait donc la combiner avec les déchets municipaux. Cela pourrait être un moyen économique de réduire l’utilisation de combustibles fossiles, en plus d’être une méthode de gestion des déchets relativement respectueuse de l’environnement, en particulier si l’on prend soin de détourner toutes les matières recyclables avant de les utiliser dans le four.

Alternatives au clinker

La production de clinker est intensive en carbone en raison du carbone libéré par le calcaire et en raison de l’énergie requise dans le processus. Par conséquent, les émissions peuvent être réduites en réduisant la demande de clinker, par exemple en le remplaçant par des déchets comme le laitier de haut fourneau et les cendres de charbon. Les chercheurs affirment que 30 à 40% du clinker peuvent être remplacés de cette manière sans compromettre la résistance du ciment.

Le professeur Fennell a ajouté: «Bien que cette analyse puisse donner un aperçu de ce qui est et n’est pas critique pour les émissions nettes nulles ou négatives, une analyse complète et complète du cycle de vie est nécessaire pour quantifier pleinement les émissions.

«La caractéristique la plus frappante de cette analyse simple est que c’est le composant sous-jacent d’origine biologique du carburant, associé à l’ajout de CSC, qui permet de réduire le plus le CO2 émissions possibles. La substitution du clinker est précieuse, en particulier lorsque le CCS n’est pas déployé, mais une décarbonation très profonde nécessitera d’aller plus loin. « 

«Decarbonising cement production» de Paul S. Fennell, Steven J. Davis et Aseel Mohammed, publié le 20 mai 2021 dans Joule.


Le ciment en tant que tueur climatique: utiliser les déchets industriels pour produire des alternatives neutres en carbone


Plus d’information:
Paul S.Fennell et al, Décarbonisation de la production de ciment, Joule (2021). DOI: 10.1016/j.joule.2021.04.011

Informations sur le journal:
Joule

Fourni par Imperial College London

Citation: Les meilleurs moyens de réduire les émissions de carbone de l’industrie du ciment explorés (2021, 21 mai) récupéré le 21 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-ways-carbon-emissions-cement-industry.html

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