8-E : EcologiE / EconomiE / EnergiE / ElectriquE: 13

Des températures plus ou moins élevées, et des apports de chaleur sont nécessaires à de nombreux process de production industrielle pour lesquels l’origine de la chaleur ne s’impose pas. Citons :

Le ciment
Les céramiques
L’industrie chimique et pétrolière (distillation)
Les alliages métalliques
La plasturgie
L’agroalimentaire
La chimie
Le séchage
...

Le choix de la source d’énergie est très varié. Pour certaine applications grosses consommatrices, mais très concurrentielles, telles les cimenteries, le charbon reste utilisé. On lui substitue parfois la combustion de pneumatiques déchiquetés dont le coût est nul voire légèrement négatif, tant leur élimination est problématique, d’où un dilemme entre l’avantage écologique d’éliminer les pneumatiques usagés, et l’inconvénient de l’émission de CO₂ consécutive. Hormis ce cas, la plupart de ces industries pourraient utiliser le gaz ou l’électricité, cette dernière étant préférable si elle est largement ou totalement décarbonée.

Electricité process

(Colonne x du tableau de synthèse)

Certaines industries requièrent de l’électricité en tant que telle dans leur process de production. Citons :

L’électrolyse :CO2,
Production d’aluminium
Traitements de surface
Production d’hydrogène (potentiellement)
L’aciérie électrique
La soudure dans plusieurs variantes (TIG, MIG, UM, plasma, par points …)
...

Elle n’est alors évidemment pas remplaçable.

Puissance mécanique

(Colonne y du tableau de synthèse)

La quasi-totalité des industries requièrent de l’électricité qui est transformée en énergie mécanique par des moteurs ou actionneurs électriques :

Ventilation
Refroidissement et cryogénie
Manutention, levage
Broyage, concassage, mélange
Machines-outils, machines-transfert, automates de production, robots
Production d’air comprimé
Centrifugeuses

Pour ces applications, l’électricité n’est pratiquement pas remplaçable, sinon par des moteurs thermiques aux émissions élevées et de moindre rendement, parfois utilisés en secours en cas de défaillance du réseau.

Hauts-Fourneaux et convertisseurs

(Colonne z du tableau de synthèse)

Rappelons que la fonte est obtenue par réduction du minerai de fer par le carbone suivant les réactions simplifiées :

2 C + O₂ à 2 CO

2 Fe₂ O₃ + 3 CO à 4 Fe + 3 CO₂

Le coke (carbone presque pur obtenu par distillation du charbon dans les fours à coke) est donc utilisé ici avant tout en qualité de réducteur chimique, et accessoirement seulement pour son apport de chaleur. Il est donc impossible de lui substituer une autre forme de chaleur : le carbone est partie intégrante de la réaction.

Les convertisseurs qui produisent l’acier à partir de la fonte procèdent également par oxydation du carbone résiduel contenu dans la fonte. Ils émettent donc aussi du CO₂, inévitablement.

Rappelons aussi que « l’aciérie électrique » n’est pas un substitut de l’aciérie classique. Elle ne sert qu’à retransformer des ferrailles en lingots.

La sidérurgie fait donc partie des activités pour lesquelles le carbone n’est pas substituable : elle ne participera pas à la réduction des émissions de CO₂ autrement que par amélioration de l’efficacité, ici dite « mise (Kg de coke) aux mille (kg de minerai de fer) », qui a été fortement réduite dans le passé, mais approche de sa limite théorique, ou par captation du CO₂, dont la faisabilité économique reste à démontrer.

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vendredi 8 décembre 2017

13 – L’énergie dans l’Industrie