La production d'acier est responsable de plus de 7 % des émissions mondiales de CO₂, ce qui en fait l'une des industries les plus polluantes au monde.
Une étape clé du processus de fabrication de l'acier consiste à réduire le minerai de fer afin d'en extraire le fer, matière première à partir de laquelle l'acier est fabriqué.
L'approche traditionnelle de la réduction du minerai de fer consiste à faire fondre ce dernier avec du coke (un combustible dérivé du charbon) dans un haut fourneau fonctionnant à plus de 1 500 °C. Le carbone contenu dans le coke réagit avec le minerai de fer et en extrait l'oxygène, ce qui donne du fer fondu. Cependant, ce procédé nécessite d'énormes quantités d'énergie pour atteindre les températures requises, et l'utilisation du coke comme agent réducteur génère des quantités importantes de CO₂.
Une autre approche est la « réduction directe du fer » (DRI). La DRI est un procédé à l'état solide qui se déroule à une température inférieure à la température de fusion du fer. Elle consiste à chauffer du minerai de fer en présence d'un gaz réducteur – généralement du méthane ou du gaz de synthèse (un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène) – afin d'extraire l'oxygène du minerai de fer pour obtenir du fer. Bien que la température plus basse réduise l'énergie nécessaire par rapport à un haut fourneau, l'utilisation du méthane et du gaz de synthèse génère tout de même du CO₂.
La réduction directe (DRI) peut également être réalisée en utilisant de l'hydrogène comme gaz réducteur. Avec l'hydrogène, cependant, la vapeur d'eau est un sous-produit de la DRI. Par conséquent, les émissions de CO₂ peuvent être réduites de plus de 95 % par rapport à la réduction à base de coke.
La production de DRI à l'hydrogène dans la sidérurgie n'est pas une technologie nouvelle. Cependant, la production d'hydrogène a toujours été coûteuse, ce qui a constitué un obstacle à la généralisation et au développement de la production de DRI à l'hydrogène à l'échelle industrielle.
De plus, à moins que l’hydrogène utilisé dans le procédé DRI ne soit produit de manière propre, avec des émissions faibles ou nulles (ce qu’on appelle l’hydrogène « vert »), les avantages liés à la réduction des émissions de CO₂ dans le processus de fabrication de l’acier sont annulés par les émissions de CO₂ générées lors de la production d’hydrogène.
Cependant, grâce aux nombreuses innovations en matière de production d’hydrogène motivée par les enjeux climatiques (l’électrolyse étant au cœur de ces efforts), à l’augmentation générale de la production d’énergies renouvelables et aux diverses mesures d’incitation financière mises en place à travers le monde (notamment des subventions et des allègements fiscaux), le coût de production de l’hydrogène vert a considérablement baissé, au point que les produits à base d’hydrogène peuvent désormais rivaliser en termes de prix avec leurs équivalents à base de combustibles fossiles.
La baisse des coûts de production de l'hydrogène vert a considérablement renforcé la viabilité de la mise en œuvre de la DRI à l'hydrogène dans la sidérurgie à l'échelle industrielle. On en trouve des exemples en Suède, où la start-up H2 Green Steel est en passe de produire de l'acier à des fins commerciales en utilisant la DRI à l'hydrogène d'ici 2025, l'hydrogène étant produit localement par électrolyse alimentée par des sources renouvelables.
La capacité à produire de l'acier à l'échelle commerciale à l'aide du procédé DRI à l'hydrogène devrait favoriser une transition plus large vers la sidérurgie à l'hydrogène, d'autant plus qu'environ 70 % des aciéries dans le monde (dont la majorité utilise des hauts fourneaux) devront être réparées ou remplacées d'ici 2030. Cela devrait à son tour offrir de nombreuses opportunités aux sidérurgistes pour améliorer et perfectionner le procédé DRI à l'hydrogène.
Compte tenu des facteurs susmentionnés et de la tendance mondiale en faveur d'une production d'acier plus durable, la protection par brevet des avancées dans le domaine de la sidérurgie à l'hydrogène prendra de plus en plus de valeur.
Barker Brettell dispose d'un groupe spécialisé dans le secteur de l'énergie, prêt à vous accompagner et à vous conseiller. Si vous souhaitez protéger une invention liée à la production d'acier, n'hésitez pas à contacter l'auteur de cet article ou votre avocat habituel chez Barker Brettell.
« La protection par brevet des avancées dans le domaine de la sidérurgie à l'hydrogène prendra de plus en plus de valeur »
