Traditionnellement, l'acier était principalement produit par la filière des hauts fourneaux, basée sur la fusion du minerai de fer avec du coke (résidu de charbon au pouvoir calorifique élevé). Or, ce processus est extrêmement gourmand en énergie et génère d'importantes émissions de CO2. En réponse à cela, la voie des fours à arc électrique (EAF Electric Arc Furnace) a gagné en popularité ces dernières années. Cette approche toujours innovante (les premiers brevets ont été déposés dès 1878) utilise l'électricité pour produire de l'acier à partir de ferraille ou de fer directement réduit, ce qui permet de réduire drastiquement les émissions de CO2.
Les Hauts fourneaux doivent effectuer cette transition et cette transformation nécessite des investissements considérables, réalisables uniquement avec le soutien de l'État. La méthode visée n'a pas encore été testée à l'échelle industrielle et il reste à voir si elle permettra d'offrir les qualités requises à des prix compétitifs.
À plus petite échelle, dans les installations dites de réduction directe, cela fonctionne déjà. Dans ce cas, le minerai de fer est réduit par du gaz naturel, qui deviendra à l'avenir de l'hydrogène vert, ce qui, du point de vue actuel, contribue à des coûts tout à fait considérables. Ce procédé, appelé réduction directe, est connu depuis longtemps. Il n'a guère été utilisé par le passé, précisément en raison des investissements massifs qu’il nécessite.
À ce stade, il faut également se poser la question de la distorsion de la concurrence. La Voie des Hauts Fourneaux a reçu des subventions très importantes pour pouvoir utiliser une technologie que la Voie des Fours à Arc Electrique utilise depuis longtemps avec succès. La question de l'équilibre se pose. La filière électrique doit elle aussi supporter des coûts considérables dans le cadre de sa transformation afin de conserver et de d’accroitre son rôle prépondérant dans la baisse des émissions de CO2 liées à la production d'acier. Sur cette dynamique aussi, on ne peut ni ne veut s'arrêter et l’on peut se demander pourquoi l'État ne soutient pas précisément ceux qui sont en avance sur le plan technologique ?
On peut citer l'exemple de Swiss Steel Group, qui possède des usines en Suisse, en Allemagne, en France, aux États-Unis et au Canada et qui a décidé de faire de la voie des fours à arc électrique sa principale voie de production. Il a d'ailleurs remporté cette année le prix allemand du développement durable. Probablement la plus importante distinction de ce genre en Europe.
En utilisant des fours à arc électrique dans toutes leurs usines, ils peuvent produire leur acier sans utiliser de charbon ou de coke, ce qui permet de réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre. Certes, les électrodes sont en graphite et le laitier est expansé avec du fil de carbone. Mais là aussi, ce groupe travaille déjà sur des innovations permettant de réduire les émissions (comme par exemple le refroidissement des électrodes et le moussage à l'aide de plastique recyclé). En outre, la flexibilité de ce processus permet d'utiliser efficacement la ferraille recyclée comme matière première, ce qui contribue à l'économie circulaire et réduit la dépendance vis-à-vis du minerai de fer issu de mines à ciel ouvert polluantes. Par exemple, en 2022, l'entreprise a recyclé 2,0 millions de tonnes de ferraille, ce qui en fait l'un des leaders européens du recyclage.
Encore un mot sur la flexibilité de la voie du four à arc électrique : il est possible d'arrêter les fours. Un haut fourneau doit fonctionner 24 h/24 et 7 j/7. La filière électrique peut donc davantage réagir aux fluctuations de la demande, de la situation énergétique et adapter sa production. Ainsi, la voie EAF peut également soulager le réseau en cas de pics de consommation, en utilisant ses fours de manière ciblée. Un point qui mérite d'être vu et évalué beaucoup plus clairement par le public.
La ferraille, une matière première précieuse :
La ferraille est la base de la voie des fours électriques à arc et constitue donc une matière première très importante et précieuse. L'acier n'est pas consommé, mais réutilisé à l'infini. L'économie circulaire permet d'améliorer l'efficacité des ressources. On peut donc se demander si une région comme l'Europe ne constituerait pas des réserves de ferraille de la même manière que nous le faisons avec d'autres matières premières d'importance systémique. Cela constituerait également une réponse à la demande croissante de ferraille en Europe et sur le marché mondial et pourrait contribuer à une certaine stabilité des prix.
La ferraille représente également une autre possibilité importante de réduction de l'empreinte carbone dans la production d'aciers fortement alliés et d'aciers inoxydables. On s'éloigne de plus en plus des alliages primaires purs comme le ferronickel, le ferromanganèse ou le ferromolybdène pour se tourner vers des ferrailles fortement alliées dès le départ. Dans le cas des aciers à hautes performances, la part des alliages d'apport dépasse parfois les 30 %. Ces derniers sont à leur tour particulièrement gourmands en énergie et en CO2 lors de leur approvisionnement.
Il sera donc important à l'avenir d'utiliser de plus en plus de ferraille de qualité plutôt que des métaux purs. L'utilisation d'alliages primaires ne peut pas être totalement évitée, en particulier pour certaines qualités spéciales aux exigences particulières. Pour continuer à réduire les émissions du scope 3, il faut des innovations tant métallurgiques que de recyclage. C'est dans ce domaine que le laboratoire métallurgique de Swiss Steel Group - Ugitech à Ugine, France, se distingue depuis des années.
Parmi les innovations qui y ont été développées figure le projet Ugi’Ring, sur lequel l'entreprise travaille en collaboration avec des partenaires régionaux. Ce projet de dix ans, financé par l'État, contribuera à réduire les besoins en alliages primaires, ce qui permettra d'accroître la compétitivité de l'entreprise et de réduire encore l'empreinte carbone des matériaux épandus.
L'objectif est de créer la première aciérie "circulaire" au monde, dans laquelle les alliages secondaires sont fabriqués à partir de produits résiduels tels que les batteries, les catalyseurs et autres. Cela permet également de s'affranchir des livraisons d'alliages primaires en provenance de pays producteurs parfois instables politiquement.
C'est le mix énergétique qui fait la différence :
En règle générale, les aciéries électriques utilisent le mix énergétique qui leur est proposé à un prix raisonnable dans leur environnement. Mais il est également possible de n'acheter que de l'électricité provenant de sources d'énergie renouvelables, ce qui a un impact considérable sur l'empreinte carbone des matériaux produits dans ces aciéries.
Par exemple, l'empreinte carbone de qualité "Green Steel Climate+" de Swiss Steel Group est jusqu'à 83% inférieure à la moyenne mondiale de la production d'acier.
La décision de Swiss Steel Group de miser sur la voie des fours à arc électrique reflète les changements intervenus dans l'ensemble de l'industrie sidérurgique. De plus en plus d'entreprises reconnaissent la nécessité de repenser leurs processus de production et de suivre des alternatives plus respectueuses de l'environnement. "Ce changement de paradigme n'est pas seulement une réponse aux exigences réglementaires, mais aussi un acte de responsabilité entrepreneuriale envers la société et les générations futures", explique Frank Koch, CEO de Swiss Steel Group. Afin d'étayer la décision stratégique de décarbonation, l'entreprise a donc également adhéré aux objectifs de la Science Based Targets Initiative (SBTi) avec pour objectif de valider cette année la feuille de voie vers une décarbonation plus poussée.
SBTi a également élaboré une norme "net zero" pour les entreprises. Celle-ci offre une définition claire et scientifiquement fondée du zéro net et constitue un premier cadre mondial dans le secteur privé pour la définition d'objectifs zéro net à long terme, ambitieux et fondés sur la science. Ceux-ci doivent être atteints d'ici 2050 au plus tard. https://www.myclimate.org/de-de/informieren/faq/faq-detail/was-sind-science-based-targets-sbt/
Swiss Steel Group est l'un des rares producteurs d'acier au monde à avoir adhéré au Carbon Disclosure Project. Le projet CDP est une organisation à but non lucratif fondée à Londres en 2000. Son objectif est que les entreprises s'assurent mutuellement de la transparence de leurs émissions afin de pouvoir déterminer des valeurs aussi précises que possible sur l'ensemble de la chaîne de création de valeur. https://www.myclimate.org/de-de/informieren/faq/faq-detail/was-sind-science-based-targets-sbt/
La voie des fours électriques a donc déjà bien avancé. À l’heure actuelle, c'est la seule qui permette de produire de l'acier vert de manière fiable pour chaque application et d'acheter de l'acier vert tous les jours. Mais il reste encore beaucoup à faire pour atteindre les autres objectifs.
En particulier, la disponibilité d'une électricité abordable et durable ainsi que le développement de technologies électriques plus performantes sont des facteurs décisifs pour leur succès à long terme. Garantir la compétitivité est le mot d'ordre du moment. Des changements à court terme dans les tarifs de réseau peuvent avoir des répercussions importantes. Les AAE de consortiums, par exemple, pourraient constituer une solution. La coopération entre les gouvernements, l'industrie et les instituts de recherche est en tout cas indispensable pour surmonter ces obstacles et d'autres, et pour faire avancer la décarbonation de l'industrie sidérurgique.
Dans l'ensemble, la voie des fours à arc électrique représente une voie prometteuse pour la décarbonation de la production d'acier. Pour l'instant, elle est à la pointe du progrès. Grâce à l'utilisation de technologies innovantes et de pratiques durables, les producteurs d'acier comme Swiss Steel Group joueront un rôle de premier plan dans la lutte contre le changement climatique. Il appartient désormais à l'ensemble du secteur de poursuivre résolument sur cette voie et de construire un avenir durable pour l'industrie sidérurgique.