Le procédé de production de ciment « ZeroCAL » élimine le CO2 de l'équation
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Après une décennie de travaux , des chercheurs de l'Université de Californie à Los Angeles ont réussi à mettre au point un moyen de produire du ciment avec 98 % d'émissions de CO2 en moins que les méthodes traditionnelles.
L’équipe de l’UCLA y est parvenue en décomposant le calcaire – la matière première clé impliquée dans la fabrication du ciment – pour accéder à l’oxyde de calcium, alias la chaux, sans libérer de dioxyde de carbone dans le processus.
L'équipe a baptisé cette méthode ZeroCAL, abréviation de chaux zéro carbone. C'est une avancée majeure car elle représente une opportunité considérable de réduire les émissions mondiales de gaz à effet de serre. Traditionnellement, le chauffage du calcaire dans un four pour produire de la chaux entraîne l'émission de 0,5 kg de CO2 pour chaque kg de ciment produit.
Comment fonctionne ZeroCAL ?
ZeroCAL évite le processus de chauffage du calcaire alimenté par des combustibles fossiles mentionné ci-dessus. Au lieu de cela, il commence par dissoudre la matière première de roche sédimentaire dans une solution à base d'eau contenant un acide industriel courant. Ensuite, le calcium est séparé par nanofiltration membranaire. Enfin, un processus électrochimique est effectué pour produire de l'hydroxyde de calcium - un précurseur sans carbone pour la production de ciment et de chaux.
Le procédé ZeroCAL de création de chaux pour la production de ciment sans émissions de CO2
Cela va au-delà de la simple réduction des émissions liées au traitement du calcaire à seulement 1,5 % . « Cela permet de réduire les émissions de carbone résultant de la décomposition du calcaire tout en fournissant de l'hydrogène et de l'oxygène propres pour chauffer le four à ciment », note Gaurav Sant, chef d'équipe. « Deuxièmement, cela permet la décarbonisation sur site tout en utilisant les fours et les matières premières calcaires existants sans avoir à construire des installations distinctes de capture et de stockage du carbone. »
Une voie plus verte pour la production de ciment
Bien que ZeroCAL soit effectivement impressionnant, le procédé n'est pas encore parfait. Il consomme plus d'énergie que les méthodes traditionnelles et consomme encore beaucoup d'eau. Cela dit, des recherches sont en cours pour simplifier les opérations unitaires et mieux exploiter les coproduits acides et basiques produits par électrolyse. Cela pourrait éventuellement aider ZeroCAL à atteindre la parité énergétique.
L'équipe de recherche collabore avec le plus grand fabricant de ciment indien, Ultratech Cement, pour construire une usine de démonstration qui produira plusieurs tonnes de chaux par jour en utilisant le procédé ZeroCAL.
La production de ciment représente 8 % des émissions de CO2 dans le monde . Nous espérons que ce procédé et d'autres similaires se généraliseront dans un avenir proche et permettront de réduire ce chiffre.
Les principaux défis à relever sont le coût et l’apport énergétique. Le ciment à faible teneur en carbone est tout simplement plus cher à produire et nécessite toujours de grandes quantités d’énergie et d’eau. De plus, les marges sur le ciment classique sont déjà minces. Il faudra donc voir davantage d’innovation dans ce domaine avant que les options vertes ne deviennent la norme dans le monde entier.
Un article sur le projet a été publié dans la revue Sustainable Chemistry and Engineering de l'American Chemical Society .
Outre ZeroCAL, nous avons vu quelques autres projets notables qui repensent le ciment. En mai, nous avons appris que des chercheurs de l'Université de Cambridge jetaient du béton usagé dans des fours de traitement de l'acier pour produire du « ciment réactivé » comme sous-produit tout en purifiant le fer. Le processus pourrait permettre d'obtenir un ciment totalement sans carbone en utilisant des énergies renouvelables.
Il y a aussi Sublime Systems, qui a présenté l'année dernière une solution de ciment zéro carbone utilisant un nouveau procédé électrochimique. Le mois dernier, elle a décroché un investissement de 75 millions de dollars de la part des géants mondiaux du ciment Holcim et CRH. La spin-off du MIT devrait ouvrir une usine commerciale aux États-Unis d'une capacité de 30 000 tonnes par an en 2026.
https://newsroom.ucla.edu/releases/ucla-engineers-process-to-decarbonize-cement-production