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Juin 2024
Introduction
L’industrie de la construction est un contributeur significatif aux émissions mondiales de dioxyde de carbone (CO2), principalement en raison de la production de ciment traditionnel (Portland). La production de ciment représente à elle seule environ 5-8% des émissions mondiales de CO2, ce qui en fait la troisième source industrielle de CO2 après les combustibles fossiles et l’utilisation des sols (agriculture, exploitation forestière, …) (Andrew, 2017). Cela équivaut à environ 900 kg de CO2 émis pour chaque tonne de ciment produite (Benhelal et al., 2013). Étant donné l’utilisation extensive du ciment, trouver des alternatives durables est crucial pour réduire l’empreinte carbone de l’industrie.
Qu’est-ce que le Ciment Vert ?
Le ciment vert désigne le ciment produit en utilisant des technologies de capture et de stockage du carbone (CSC). Ces technologies capturent les émissions de CO2 générées lors de la production de ciment et les réintègrent dans le ciment, réduisant ainsi l’empreinte carbone globale.
La Technologie Derrière le Ciment Vert
Plusieurs technologies de capture de carbone sont utilisées dans la production de ciment vert, notamment :
- Combustion Oxy-fuel : Brûle du carburant dans de l’oxygène pur au lieu de l’air, produisant un gaz d’échappement riche en CO2 qui est plus facile à capturer (Voldsund et al., 2019).
- Bouclage Calcique : Utilise de l’oxyde de calcium pour absorber le CO2, qui est ensuite libéré et capturé lors de la calcination (Atsonios et al., 2015).
- Épurateur à Amine : Implique l’absorption chimique du CO2 à l’aide d’amines, qui sont ensuite régénérées pour libérer et capturer le CO2 (Li et al., 2013).
Les Avantages du Ciment Vert
Le ciment vert offre plusieurs avantages par rapport au ciment traditionnel :
- Avantages Environnementaux : Réduction significative des émissions de CO2, contribuant à l’atténuation du changement climatique. Par exemple, le projet LEILAC a montré un potentiel de capture de 95% des émissions de CO2 d’une usine de ciment (Hills et al., 2017).
- Avantages Économiques : Économies potentielles sur les taxes et crédits carbone réduits, et possibilité d’utiliser des processus de production moins énergivores. Le coût de l’évitement du CO2 peut varier de 60 € à 115 € par tonne, selon la technologie utilisée (Markewitz et al., 2019).
- Performance : Le ciment vert peut avoir des performances comparables à celles du ciment traditionnel en termes de durabilité et de résistance (Dixit et al., 2021).
Défis et Limites
Malgré ses avantages, l’adoption du ciment vert fait face à plusieurs défis :
- Défis Technologiques : La nécessité de technologies de capture de carbone avancées et fiables pouvant être rétrofitées aux usines existantes (Plaza et al., 2020).
- Défis Économiques : Coûts initiaux élevés et risques financiers associés au déploiement de nouvelles technologies (Li et al., 2013).
- Échelle et Infrastructure : Besoin d’une infrastructure substantielle pour transporter et stocker le CO2 capturé (Voldsund et al., 2019).
Études de Cas et Applications Réelles
Projet LEILAC
Le projet LEILAC (Low Emissions Intensity Lime and Cement) vise à appliquer une technologie révolutionnaire de capture de carbone aux industries du ciment et de la chaux. Il vise à permettre la capture du CO2 de procédé inévitable de la calcination du calcaire sans coût énergétique et sans coût supplémentaire en capital, à l’exception de la compression. L’usine Heidelberg Cement de Lixhe, en Belgique a lancé un ciment breveté, ayant un bilan carbone net zéro grâce à la séquestration du carbone. Ce ciment innovant intègre des technologies de capture et de stockage du carbone pour piéger le CO2 émis lors de la production. En plus d’utiliser des matériaux durables, il contribue de manière significative à la réduction des émissions de CO2, faisant un pas important vers une construction plus verte et plus durable.
Béton Ultra-Performant (UHPC)
Des recherches ont démontré le potentiel de capture de carbone dans le béton ultra-performant en utilisant une cure au CO2 sous pression. Cette méthode améliore significativement le degré de carbonatation et la performance environnementale du béton, en faisant une option viable pour la construction verte (Dixit et al., 2021).
Perspectives d’Avenir
La recherche et l’innovation futures sont cruciales pour l’adoption généralisée du ciment vert. Les domaines de focus incluent :
- Amélioration de l’Efficacité de la Capture du Carbone : Améliorer les technologies existantes et développer de nouvelles méthodes pour une capture plus efficace du CO2. Des recherches sont en cours pour améliorer la performance et réduire les coûts de diverses technologies de capture, telles que les membranes de transport facilité et le bouclage calcique (Ferrari et al., 2021).
- Viabilité Économique : Réduire les coûts grâce aux avancées technologiques et aux économies d’échelle. L’innovation continue dans les processus de production et les matériaux devrait réduire les coûts du ciment vert, le rendant plus compétitif par rapport au ciment traditionnel (Li et al., 2013).
- Politiques et Incitations : Mettre en place des politiques de soutien et des incitations financières pour encourager l’adoption des technologies de ciment vert. Les gouvernements et les organismes de réglementation doivent établir des cadres qui promeuvent l’utilisation du ciment vert à travers des subventions, des incitations fiscales et des réglementations plus strictes sur les émissions (Voldsund et al., 2019).
Conclusion
Le ciment vert représente une étape significative vers une construction durable, offrant une solution viable pour réduire l’empreinte carbone de l’industrie du ciment. La recherche continue, l’innovation et les politiques de soutien sont essentielles pour réaliser le plein potentiel du ciment vert et atteindre un avenir plus durable.
Références
- Andrew, R. (2017). Supplementary material to “Global CO2 Emissions from Cement Production.” Earth System Science Data, 10, 195-217.
- Benhelal, E., Zahedi, G., Shamsaei, E., & Bahadori, A. (2013). Global strategies and potentials to curb CO2 emissions in cement industry. Journal of Cleaner Production, 51, 142-161.
- Hills, T., Sceats, M., Rennie, D., & Fennell, P. (2017). LEILAC: Low Cost CO2 Capture for the Cement and Lime Industries. Energy Procedia, 114, 6166-6170.
- Dixit, A., Du, H., & Pang, S. (2021). Carbon capture in ultra-high performance concrete using pressurized CO2 curing. Construction and Building Materials, 288, 123076.
- Li, J., Tharakan, P., Macdonald, D., & Liang, X. (2013). Technological, economic and financial prospects of carbon dioxide capture in the cement industry. Energy Policy, 61, 1377-1387.
- Markewitz, P., Zhao, L., Ryssel, M., Moumin, G., Wang, Y., Sattler, C., Robinius, M., & Stolten, D. (2019). Carbon capture for CO2 emission reduction in the cement industry in Germany. Energies.
- Plaza, M., Martínez, S., & Rubiera, F. (2020). CO2 capture, use, and storage in the cement industry: State of the art and expectations. Energies.
- Ferrari, M., Amelio, A., Nardelli, G., & Costi, R. (2021). Assessment on the application of facilitated transport membranes in cement plants for CO2 capture. Energies.
