Décarboner l’industrie lourde, un problème à trois corps

Interview de Christian Rech, fondé de pouvoir chez CIMALUX.

Pourquoi faut-il décarboner ?

Par-dessus tout pour limiter les impacts du dérèglement climatique. C’est pour cela que des obligations réglementaires s’imposent à nous : l’Union européenne s’est engagée à atteindre la neutralité climatique d’ici 2050. Pour y parvenir, une feuille de route a été établie avec des objectifs intermédiaires : d’ici 2030, les émissions globales devront être réduites de 55 % par rapport à 1990, et celles de l’industrie de 62 % par rapport à 2005, année de mise en place du système d’échange de quotas d’émissions de CO2 (ETS).

L’introduction du mécanisme d’ajustement carbone aux frontières (CBAM), qui entrera progressivement en vigueur entre 2026 et 2034, renforcera cette dynamique. La production de matériaux comme le ciment est soumise à des quotas d’émissions : nous devons restituer chaque année pour la quantité de CO2 que nous avons émise un nombre équivalent de quotas (un quota d’émission par tonne de CO2). Cette contrainte ne s’applique pour l’instant qu’aux produits fabriqués en Europe. Avec la mise en application du CBAM, les importateurs de produits à forte intensité énergétique (acier, aluminium, ciment, fertilisants, électricité, …) devront déclarer leurs émissions et seront taxés à la frontière sur la même base que les producteurs européens. En parallèle, les industriels européens ne bénéficieront plus des quotas gratuits auxquels ils avaient droit pour couvrir une partie de leurs émissions. Cela signifie dans notre cas que nous devrons supporter, d’ici à 2034, des coûts supplémentaires équivalents à la moitié de notre chiffre d’affaires actuel. Dans ces conditions, sans réduction drastique de nos émissions, notre modèle de production finira tout simplement par ne plus être viable.

Comment faire pour réduire drastiquement les émissions de l’industrie cimentière ?

Le CO2 est généré lors de la fabrication du clinker, un des principaux constituants du ciment. Celui-ci est produit en chauffant du calcaire (CaCO3) et d’autres matières premières à 1 450 °C. Lors de ce processus du CO2 « géologique » se dégage de la pierre calcaire (CaO + CO2). Cette décarbonatation représente les deux tiers de nos émissions. La production de l’énergie thermique nécessaire à ce processus représente l’autre tiers de nos émissions sous forme de CO2 « fossile ». C’est pourquoi nous travaillons à la fois sur l’efficacité énergétique du processus et sur la substitution des combustibles fossiles que nous utilisons par des alternatives contenant de la biomasse autant que possible. Le CO2 d’origine « biogène » est en effet considéré comme faisant partie d’un cycle court d’absorption nécessaire à la génération de nouvelle biomasse. Dans la production de clinker, la valorisation thermique et matière de combustibles de substitution, constitués de déchets en fin de vie, présente en outre l’avantage d’être très peu émettrice de polluants atmosphériques (particules fines, NOX, SO2, métaux lourds, …).

Un autre levier que nous activons est la réduction de la teneur en clinker de nos ciments. Pour cela, nous en substituons une partie par d’autres composants principaux tels que du laitier de haut fourneau et/ou du calcaire pulvérisé. Due à son histoire sidérurgique, l’utilisation de ciments à base de laitier a d’ailleurs une longue tradition au Luxembourg. Nous tournons actuellement à un taux moyen de 60 % de clinker par tonne de ciment. Nous voulons continuer de réduire ce facteur. Les ciments à teneur optimisée en clinker présentent des caractéristiques très intéressantes en termes de durabilité, de résistance à la compression, de résistance aux agressions chimiques ou encore de faible développement de chaleur d’hydratation nécessaire à la réalisation d’ouvrages massifs. En revanche, ils développent une plus faible résistance au jeune âge, ce qui entraîne des temps de coffrage et de cure plus longs et impacte le déroulement des chantiers. Cette contrainte de temps nécessite de repenser l’organisation des chantiers de construction. La prise en compte d’aspects économiques, de délais et de qualité ainsi que l’adaptation à de nouveaux concepts constructifs constituent des défis majeurs à relever par notre secteur pour continuer de décarboner la construction. Des solutions existent, tant techniques que structurelles et au niveau de la conception des ouvrages. Toutes impliquent de repenser nos méthodes de travail.

Pour une industrie intensive en énergie et difficile à décarboner comme la nôtre, l’atteinte de la neutralité carbone nécessite de lourds investissements dans de nouveaux équipements de production énergétiquement plus performants et adaptés au captage de CO2, à terme.

Où en est le développement de cette technologie - le captage de CO2 ?

Sept grandes familles technologiques de captage sont en cours de développement, mais aucune d’entre elles n’est pour l’instant mature pour l’industrie cimentière. Quelques installations sont exploitées à titre expérimental ou en cours d’installation, mais elles ne sont pas encore vraiment viables : les coûts et la consommation d’énergie sont encore disproportionnés et elles ne permettent pas de décarboner l’ensemble de la production. Pourtant, d’ici 2040, il faudra que ces technologies soient installées et opérationnelles dans nos usines. Celles qui ne pourront pas être décarbonées devront cesser leur activité.

J’insiste sur le fait qu’il faut d’abord activer tous les leviers de décarbonation à disposition et ceci tout le long de la chaîne de valeur de la construction, car capter le CO2 résiduel implique la mise en œuvre de technologies nécessitant des investissements initiaux et générant des coûts d’exploitation supérieurs aux coûts des outils de production. Le captage de CO2 multipliera par trois à cinq notre consommation d’électricité actuelle, sans produire un gramme de ciment en plus. Il nous faudra donc trouver des sources d’approvisionnement en énergie renouvelable, qui soient abondantes et économiquement abordables. Le coût du captage devra forcément être reporté sur le prix du ciment qui s’en verra démultiplié. Nous allons inéluctablement devoir apprendre à construire de manière beaucoup plus efficiente et faire mieux avec moins en optimisant les volumes de béton utilisé, en recourant à la mixité des matériaux, en construisant des bâtiments plus flexibles, capables de changer de fonctionnalité pour allonger leur durée de vie.

Que devient le carbone, une fois qu’il a été capté ?

Il peut être transformé par exemple en méthanol, à partir duquel on fabrique des matériaux synthétiques ou des carburants pour l’aviation notamment. Mais cette transformation est extrêmement énergivore : elle suppose de faire réagir le CO₂ avec de l’hydrogène vert - dont nous ne disposons pas encore à grande échelle - et reste très coûteux. L’industrie, les bâtiments, le transport disposent encore d’énormes potentiels permettant un usage direct de l’électricité bien plus efficient.

Les quantités de CO₂ que nous émettons actuellement dépassent largement les besoins. La voie la plus sûre et la plus efficace pour ne pas l’émettre dans l’atmosphère est le stockage géologique : le CO2 est injecté dans des aquifères salins, formations rocheuses poreuses et remplies d’eau salée, à plus ou moins 1 000 mètres de profondeur. Au contact des minéraux présents, le CO2, qui est dans notre cas surtout d’origine géologique, va progressivement redevenir ce qu’il était initialement : un carbonate. Avant cette transformation, le CO2, injecté va en partie se dissoudre dans l’eau salée. Une autre partie sera immobilisée dans les capillaires rocheux. Le stockage géologique est pratiqué depuis plus de 30 ans. Il n’est pas particulièrement risqué, mais nécessite un monitoring sur le long terme. Contrairement à ce que l’on imagine, le CO2 stocké dans un aquifère salin ne peut pas rejaillir du puits d’injection comme le champagne de sa bouteille ! Le ressortir, c’est tenter de récupérer la mayonnaise prise dans la mie d’un sandwich.

Où se trouvent les sites d’injection ?

Les injections offshores se font par exemple en mer du Nord, à partir de Rotterdam, d’Anvers ou de Dunkerque. Un projet est en cours en mer Adriatique, au large de Ravenne. Il y a également des investigations pour trouver des formations géologiques sur terre, par exemple le projet Greenstore au Danemark. L’injection onshore est plus simple, moins chère et permet une décentralisation territoriale bienvenue. Elle suscite néanmoins plus de questions de la part des citoyens.

Quels défis pose l’introduction de nouvelles technologies, de nouveaux équipements et processus de production ?

Les défis de notre transition vers la décarbonation sont multiples. Techniquement, il est nécessaire de se préparer à mettre en œuvre l’une des technologies en cours de développement, peut-être même une technologie pas encore identifiée aujourd’hui. Pour cela il faut rendre notre site « Carbon Capture Ready » : lancer sans délai toutes les études de faisabilité ainsi que les études nécessaires aux multiples demandes d’autorisation, planifier et réaliser l’augmentation considérable de la puissance électrique à délivrer, contribuer au développement d’une logistique nationale du CO2 qui devra être opérationnelle d’ici 2034, dégager de la place sur un site contraint et accessoirement construire un nouveau four endéans les six prochaines années, ériger finalement une installation de captage et de traitement de CO2 en espérant pouvoir la raccorder à un système d’évacuation vers un lieu de stockage géologique. C’est un problème à trois corps : technique, financier et de délai.

Financièrement, les investissements en capitaux et les coûts d’exploitation liés à la décarbonation sont tellement élevés que cette transition n’est, en l’état, pas viable économiquement. La décarbonation d’une industrie telle que la nôtre nécessite donc un subventionnement public important dans un premier temps. Les revenus générés par le système ETS sont destinés à cela. Il faudra néanmoins trouver un équilibre économique par la suite.

Cette transition, qui doit s’opérer dans un laps de temps d’une dizaine d’années, c’est véritablement la Vallée de la Mort : ceux qui ne se transformeront pas disparaîtront. Or, se transformer exige des investissements considérables pour se positionner sur un marché qui n’existe pas encore en tant que tel, puisque des matériaux non décarbonés coexistent avec des matériaux décarbonés identiques, mais bien plus chers. Pour l’industrie lourde, où les cycles d’investissement s’étendent sur des dizaines d’années, toute la difficulté est de savoir comment traverser cette Vallée de la Mort et arriver de l’autre côté, prêts à produire et proposer des matériaux décarbonés. L’enjeu est vertigineux : préserver la planète pour les générations futures, rien de moins.

Mélanie Trélat
Article paru dans Neomag #75 - décembre 2025