IJmuiden et pourquoi un portefeuille de solutions est toujours nécessaire pour l'industrie sidérurgique européenne
Le mois dernier, le développement du captage et du stockage du carbone dans le secteur de l'acier a connu un coup d'arrêt avec l'annonce par Tata Steel de l'abandon de son projet de déploiement de cette technologie dans son usine d'IJmuiden, aux Pays-Bas.
Dans le cadre du "projet Everest", aujourd'hui abandonné, Tata avait prévu de commencer à capturer 3 millions de tonnes par an de dioxyde de carbone à IJmuiden d'ici 2027, pour les stocker de manière permanente dans des réservoirs de gaz épuisés au large des côtes néerlandaises. Au lieu de cela, l'entreprise a choisi de remplacer l'un des deux hauts fourneaux existants de l'usine par une technologie alternative à faible émission de carbone basée sur l'hydrogène propre. Cette mesure devrait permettre d'éliminer les quelque 5 millions de tonnes par an de dioxyde de carbone associées à cette partie de l'usine. Grâce à cette mesure, Tata Steel IJmuiden entend atteindre son objectif de décarbonisation de 40 % d'ici à 2030, en vue d'atteindre la neutralité carbone en 2050. En tant que principal émetteur de dioxyde de carbone du pays, l'avenir de l'usine revêt une grande importance pour les objectifs climatiques des Pays-Bas.
Mais qu'est-ce que cela signifie pour la décarbonisation de la production mondiale d'acier, qui représente plus de 5 % des émissions mondiales de dioxyde de carbone ?
La décision de Tata met en évidence les deux voies technologiques à faible émission de carbone qui s'offrent au secteur du fer et de l'acier, et que le site d'IJmuiden avait jusqu'à présent activement explorées. Actuellement, le fer peut être produit à partir du minerai de fer par deux voies : dans un haut fourneau alimenté principalement par du charbon, ou par le procédé de réduction directe du fer (DRI), qui utilise généralement du gaz naturel ou de l'hydrogène. Une fois le fer brut produit, il est ensuite transformé en acier. Alors que le fer du haut fourneau est généralement transformé en acier dans un four à oxygène basique (comme à IJmuiden), le fer à réduction directe est normalement associé à un four à arc électrique (FEA), qui sont également largement utilisés pour produire de l'acier neuf à partir de ferrailles. La technologie DRI-EAF offre donc une voie claire vers un acier à faible teneur en carbone en faisant fonctionner le procédé DRI avec de l'hydrogène produit de manière propre et en fournissant l'électricité nécessaire au FEA à partir d'énergie propre.
La clé de cette approche est la disponibilité d'hydrogène à faible teneur en carbone, qui peut être obtenu soit en capturant et en stockant le dioxyde de carbone émis lors de sa production conventionnelle à partir du gaz naturel, soit en utilisant de l'électricité propre à faible teneur en carbone pour alimenter l'électrolyse de l'eau. Il est important de noter que la filière gaz naturel doit également éliminer les émissions de méthane, un autre puissant gaz à effet de serre. La possibilité d'un processus entièrement basé sur les énergies renouvelables a reçu le soutien de nombreux décideurs politiques et groupes environnementaux dans l'UE, et c'est également la vision du producteur d'acier suédois SSAB. Au début de l'année, SSAB a testé avec succès la production d'acier à petite échelle à l'aide d'hydrogène provenant de l'électrolyse, et prévoit d'étendre le processus.
Malgré l'attrait de la solution DRI à l'hydrogène, pour que la production mondiale de fer et d'acier soit décarbonisée aussi rapidement que possible, la capture et le stockage du carbone devraient jouer un rôle important. Cette technologie peut être utilisée pour capter le dioxyde de carbone émis par les hauts fourneaux et diverses autres sources de dioxyde de carbone associées aux aciéries, y compris les usines DRI classiques fonctionnant au gaz naturel. Si le captage partiel du dioxyde de carbone issu d'un procédé DRI est exploité avec succès à l'aciérie d'Al Reyadah à Abu Dhabi depuis 2016, la technologie doit encore être démontrée à grande échelle sur les émissions des hauts fourneaux.
Dans la récente feuille de route de l'AIE visant à atteindre le zéro carbone au niveau mondial d'ici à 2050, la voie du captage du carbone représente finalement plus de la moitié de la production totale d'acier, en capturant 670 millions de tonnes de dioxyde de carbone par an(AIE, 2021). Cette contribution significative laisse entrevoir l'énorme défi que représente la décarbonisation du secteur dans un délai aussi court. Plus de 70 % de la production mondiale d'acier provient des hauts fourneaux et, si cette prédominance est due en grande partie à la Chine, ils représentent également 60 % de la production de l'UE. Fermer l'ensemble de cette capacité et la remplacer par de l'hydrogène-DRI au cours des 30 prochaines années serait une entreprise colossale, en particulier compte tenu de la demande massive d'hydrogène propre et d'électricité renouvelable qui existera dans tous les secteurs dans un monde net zéro.
À titre d'exemple, on estime que le remplacement de la totalité de la production d'acier d'IJmuiden (environ 7 millions de tonnes par an) par de l'électricité renouvelable nécessiterait 6 GW d'énergie éolienne pour la seule production d'hydrogène, soit presque l'équivalent de la capacité éolienne installée actuelle des Pays-Bas. Et même si les coûts des électrolyseurs devraient baisser avec le temps, on estime actuellement que le captage et le stockage du carbone permettent de produire une tonne d'acier à faible teneur en carbone à un coût nettement inférieur à celui de l'électrolyse(AIE, 2020).
Tata n'a pas explicitement indiqué d'où proviendra tout l'hydrogène de la nouvelle installation, mais l'entreprise a déjà prévu d'installer une installation d'électrolyse de 100 MW - plus grande que les plus grandes unités en service aujourd'hui. Pourtant, cette installation produirait moins d'un dixième de l'hydrogène nécessaire pour égaler la production du haut fourneau remplacé. D'autres plans visant à développer jusqu'à 100 000 tonnes par an de production d'hydrogène à faible teneur en carbone en utilisant l'approche alternative basée sur le captage du carbone, semblent désormais peu probables. Une troisième option pourrait consister à importer de l'hydrogène à faible teneur en carbone de régions disposant d'une abondance d'énergie renouvelable, comme l'Islande, mais les quantités requises restent décourageantes. Compte tenu de ces défis et de la taille typique des installations DRI-EAF, la conversion à IJmuiden pourrait être associée à une réduction de la production d'acier.
L'examen de l'opportunité d'appliquer le captage du carbone à IJmuiden ou d'utiliser de l'hydrogène dérivé de l'énergie renouvelable ne peut ignorer les compromis associés au retard et aux autres demandes potentielles d'énergie renouvelable et d'hydrogène, comme la décarbonisation du réseau électrique des Pays-Bas et l'alimentation en carburant des transports lourds et de la navigation. De même, il existe des préoccupations locales de longue date concernant la mauvaise qualité de l'air et d'autres effets environnementaux liés à l'usine, qui doivent être traitées avec soin, quel que soit l'avenir du site. Il n'y a pas de réponse facile ici, mais le calendrier, le coût et la certitude de la planification doivent tous entrer en ligne de compte.
Malgré la décision de Tata Steel concernant l'usine d'IJmuiden, l'entreprise considère manifestement le captage et le stockage du carbone comme une solution importante pour le climat, puisqu'elle a récemment mis en service une petite installation d'essai de captage du carbone sur l'un de ses hauts fourneaux en Inde, où se trouve la grande majorité de la production de Tata. Au Royaume-Uni, l'aciérie de Port Talbot fait toujours partie du pôle industriel du sud du pays de Galles, dont les plans de décarbonisation reposent en grande partie sur le captage du carbone. Même à IJmuiden, les déclarations des ingénieurs de Tata suggèrent que l'entreprise n'a pas totalement abandonné cette voie ; les plans actuels laissent les émissions du deuxième haut fourneau d'IJmuiden totalement incontrôlées après 2030, laissant une question sans réponse que la capture du carbone pourrait encore devoir résoudre.
Ces efforts de réduction des émissions de dioxyde de carbone s'inscrivent dans un contexte économique difficile pour les aciéries européennes, qui peinent à concurrencer les importations à moindre coût, et l'avenir des sites gallois et néerlandais est incertain. Après avoir menacé de vendre l'usine de Port Talbot, en difficulté, Tata a failli vendre IJmuiden à SSAB au début de l'année, mais l'accord a échoué. La présence de l'usine dans la "vitrine" pourrait donc avoir une certaine influence sur la stratégie que Tata a mise en avant pour sa décarbonisation. Il est de la plus haute importance, non seulement pour le climat, mais aussi pour leurs milliers d'employés et les économies locales, de veiller à ce que ces industries réussissent à naviguer et à survivre à la transition de l'UE vers le net zéro. Permettre à cette production d'être remplacée par des importations à forte intensité de carbone provenant de régions dont les objectifs climatiques sont moins exigeants serait un échec sur ces deux fronts.
Pour que la société puisse réduire les émissions de l'industrie sidérurgique au cours des trois prochaines décennies, il est essentiel de développer à grande échelle à la fois la capture et le stockage du carbone et les approches basées sur l'hydrogène. Miser sur une seule de ces solutions naissantes pour le secteur de l'acier présente un risque climatique : celui d'une transition plus lente si l'adoption de la technologie est inadéquate ou si les ressources en énergies renouvelables sont trop sollicitées. Les industries émettrices d'Europe dépendront en fin de compte d'une série de technologies propres, mais étant donné que plus de la moitié de l'acier mondial est produit en Chine - principalement dans un parc de hauts fourneaux au charbon relativement récents - le développement du captage du carbone pour ces sources pourrait bien s'avérer essentiel pour le climat. Et bien que de nombreuses technologies existantes soient directement applicables au captage des émissions des hauts fourneaux, il est de plus en plus urgent de démontrer correctement cette application à grande échelle si l'on veut que la technologie soit prête à contribuer aux objectifs climatiques urgents à court terme. En tant que projet de premier plan dans un pays disposant d'un bon cadre politique pour soutenir le déploiement de la capture du carbone dans l'industrie, la perte du projet Everest représente donc un revers important et une occasion manquée de leadership technologique.
Une politique climatique clairvoyante peut et doit contribuer à favoriser et à encourager un solide portefeuille de solutions pour l'industrie sidérurgique européenne et au-delà.
