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Jul 22, 2023

Vers un business case pour la minéralisation du CO2 dans l’industrie du ciment

Communications Terre & Environnement volume 3, Numéro d'article : 59 (2022) Citer cet article 12k Accès 20 Citations 88 Détails d'Altmetric Metrics L'industrie du ciment, une industrie caractérisée par de faibles

Communications Terre & Environnement volume 3, Numéro d'article : 59 (2022) Citer cet article

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L’industrie du ciment, une industrie caractérisée par de faibles marges, est responsable d’environ 7 % des émissions anthropiques d’équivalent CO2 (CO2e) et détient la plus forte intensité carbone de toutes les industries par unité de revenu. Pour encourager la décarbonation complète de l’industrie du ciment, des stratégies doivent être trouvées dans lesquelles les réductions des émissions de CO2e sont incitées. Nous montrons ici, grâce à une modélisation technico-économique intégrée, que la minéralisation du CO2 des minéraux silicatés, visant à stocker le CO2 sous forme solide, entraîne des réductions des émissions de CO2e de 8 à 33 % tout en générant un bénéfice supplémentaire pouvant atteindre 32 € par tonne de ciment. Pour créer des analyses de rentabilisation positives pour la minéralisation du CO2, deux conditions sont primordiales : les produits obtenus doivent être utilisés comme matériau supplémentaire dans les mélanges de ciment dans l'industrie de la construction (par exemple, pour des ponts ou des bâtiments) et le stockage du CO2 dans les minéraux doit être éligible aux certificats d'émission. ou similaire. De plus, le transport des minéraux et la composition du produit sont déterminants.

L’industrie du ciment est responsable d’environ 7 % des émissions anthropiques d’équivalent CO2 (CO2e)1,2, avec l’intensité carbone la plus élevée de toutes les industries par unité de revenu3. Pour lutter contre le changement climatique, les pays réunis en Conférence des Parties ont signé en 2015 l’accord de Paris sur le climat, visant à limiter les émissions de CO2e et donc l’augmentation de la température à un maximum de 2 °C, tout en visant 1,5 °C4,5. Étant donné que l’utilisation du ciment est fondamentale pour le développement économique, avec un marché mondial prévu de 463 milliards de dollars6 (6,08 gigatonnes par an (Gt a−1) de ciment7) en 2026, il est essentiel de réduire ses émissions intrinsèques8,9,10. Environ 60 % des émissions des industries cimentières sont inhérentes aux procédés, résultant de la réaction de calcination du calcaire11. Ces émissions sont particulièrement difficiles à atténuer puisque soit l'ensemble du processus doit être remplacé par des alternatives à faibles émissions3,8,12,13,14,15, soit les émissions doivent être captées du processus et stockées de manière permanente1,3,8,10,16. ,17. Alors que le remplacement du ciment et du béton par des matériaux de construction alternatifs comme le bois nécessiterait un changement apparemment irréaliste et rapide de l’ensemble de la chaîne de valeur de la construction, les technologies de captage et de stockage du carbone présentent une alternative à la décarbonation mais entraînent des coûts de production supplémentaires18,19. Il est préférable de trouver des stratégies dans lesquelles les réductions des émissions de CO2e peuvent générer des revenus supplémentaires au lieu d'engendrer des coûts.

Certains ont suggéré que le CO2 pouvait être capturé et réagi avec des minéraux activés ou des déchets industriels pour former des minéraux carbonatés stables (également appelés minéralisation du CO2)20,21,22, dont les produits pourraient ensuite être valorisés. Ces réactions sont exothermiques, conduisant à un stockage à long terme du CO221. Les premières découvertes suggèrent qu'en plus du stockage du CO2, les produits pourraient potentiellement être utilisés dans une gamme d'applications, notamment comme charges, additifs polymères, pour la remise en état des terres ou comme matériaux cimentaires supplémentaires (SCM)21,23,24,25,26, potentiellement créant des revenus de 14 à 700 € par tonne de CO2 capturée21. En fonction de la matière première pour la réaction, des oxydes métalliques tels que les oxydes de fer peuvent en outre être séparés en tant que sous-produit précieux qui pourrait être utilisé comme pigments ou comme minerai de fer21,23.

Plusieurs matières premières pour la minéralisation du CO2 ont été proposées, principalement des roches naturelles contenant des minéraux silicatés riches en magnésium ou en calcium20,22 et des résidus industriels alcalins (par exemple, scories d'acier ou cendres volantes). Si les roches naturelles sont attractives car elles constituent une ressource abondante, qui pourrait être utilisée à l’échelle mondiale20,24,27, les déchets industriels le sont car ils sont déjà disponibles dans les régions industrielles. Néanmoins, les déchets industriels peuvent présenter des matières premières plus complexes car, au fil du temps, la composition et les coûts des résidus industriels peuvent changer en raison de changements dans les processus de production ou de changements dans la législation27. Pour permettre une réduction substantielle des émissions via la minéralisation du CO2 avec une matière première hautement prévisible, nous nous concentrons sur l'utilisation de roches naturelles comme ressource pour la minéralisation du CO2 qui est à la fois substantielle et de composition stable, tout en reconnaissant que les déchets alcalins peuvent également présenter des matières premières appropriées. dans certaines conditions.