Cet article a été initialement publié sur Sombre.
À Woburn, dans le Massachusetts, près de Boston, des ingénieurs et scientifiques en blouse blanche examinent une pile de lingots d'acier gris, de la taille de briques, sur un bureau de laboratoire éclairé au néon.
Ce lot d'acier a été produit grâce à une méthode innovante développée par Boston Metal, une spin-off du MIT créée il y a dix ans. En utilisant l'électricité pour séparer le fer de son minerai, l'entreprise promet de fabriquer de l'acier sans émettre de dioxyde de carbone, offrant une solution pour dépolluer l'une des industries les plus émettrices de gaz à effet de serre.
Matériau essentiel pour l'ingénierie et la construction, l'acier représente plus de 2 milliards de tonnes produites annuellement. Mais cette production pèse lourd sur l'environnement : la sidérurgie génère 7 à 11 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre, en faisant l'une des pires sources industrielles de pollution. Avec une production potentiellement en hausse d'un tiers d'ici 2050, la pression environnementale s'intensifie.
Ce défi est crucial face à la crise climatique. Les Nations Unies insistent sur la nécessité de réduire drastiquement les émissions industrielles pour limiter le réchauffement à 1,5 °C, objectif de l'Accord de Paris de 2015. L'Agence internationale de l'énergie estime que les émissions sidérurgiques doivent chuter de 93 % d'ici 2050.
Sous la pression des gouvernements et investisseurs, sidérurgistes traditionnels et startups testent des technologies bas-carbone à base d'hydrogène ou d'électricité. Certaines approchent déjà la commercialisation.
"Cette industrie, à forte intensité de capital et averse au risque, voit rarement des disruptions. C'est donc excitant de constater tant d'avancées simultanées", note Chris Bataille, économiste de l'énergie à l'IDDRI, think tank parisien.
Cependant, transformer un secteur générant 2 500 milliards de dollars en 2017 et employant plus de 6 millions de personnes exige des efforts colossaux. Au-delà des défis d'échelle, la Chine – productrice de plus de la moitié de l'acier mondial – reste un point d'interrogation avec des plans de décarbonation flous.
"Décarboniser cette industrie n'est pas simple, mais indispensable pour son avenir et celui de notre climat", ajoute Bataille.
La sidérurgie moderne commence par le broyage du minerai de fer en aggloméré ou boulettes, et la transformation du charbon en coke. Mélangés avec du calcaire, ils entrent dans un haut-fourneau chauffé par un flux d'air brûlant. Le coke brûle, produisant de la fonte brute, raffinée ensuite dans un four à oxygène pour obtenir de l'acier.
Brevetée par Henry Bessemer dans les années 1850, cette méthode émet du CO2 via les réactions chimiques et la combustion de combustibles fossiles. Jusqu'à 70 % de l'acier mondial est produit ainsi, avec près de 2 tonnes de CO2 par tonne d'acier. Les 30 % restants proviennent de fours à arc électrique fondant de la ferraille recyclée, bien moins émetteurs.
"Décarboniser cette industrie n'est pas simple, mais indispensable pour son avenir et celui de notre climat", déclare Bataille.
La ferraille limitée ne couvrira pas toute la demande future, note Jeffrey Rissman d'Energy Innovation. Le recyclage pourrait atteindre 45 % en 2050 avec les bonnes politiques, le reste nécessitant du minerai primaire.
"L'industrie doit repenser fondamentalement sa production, et rapidement", insiste-t-il.
Une alternative remplace le coke par de l'hydrogène. En Suède, Hybrit (SSAB, Vattenfall, LKAB) pilote la réduction directe du fer avec H2 "vert" produit par électrolyse d'eau renouvelable. L'éponge de fer est fondue en acier, ne libérant que de la vapeur d'eau.
"Cette technologie, connue en labo, est testée à l'échelle industrielle", explique Mikael Nordlander de Vattenfall.
En août, Hybrit a livré son premier acier sans fossiles à Volvo. Une usine commerciale est prévue pour 2026. H2 Green Steel vise 5 millions de tonnes annuelles d'ici fin décennie. D'autres comme ArcelorMittal, Thyssenkrupp avancent aussi.
Boston Metal utilise l'électrolyse d'oxyde fondu : l'électricité réduit le minerai en fer liquide sans CO2 si renouvelable. "On remplace le carbone par l'électricité pour un acier de haute qualité, plus efficient", dit Adam Rauwerdink.
Avec 50 millions de dollars levés (Breakthrough Energy Ventures, BMW), une usine démo est attendue en 2025.
"Toutes ces solutions ont leur place selon le contexte. Aucune n'est miracle seule", tempère Sridhar Seetharaman (Arizona State University). Bataille voit de la place pour toutes vers le net zéro.
Les défis persistent : besoin massif d'énergies renouvelables (jusqu'à x3 actuel), coûts élevés de transition, proximité du coke bon marché. Politiques comme taxes carbone ou préférences publiques peuvent aider.
"C'est un défi fantastique, mais des solutions existent et fonctionnent", affirme Rauwerdink.
La Chine, avec 90 % de hauts-fourneaux et 18 nouveaux projets en 2021 malgré des engagements, pose le plus gros obstacle. Une coordination mondiale est essentielle.
À Boston, Rauwerdink conclut : "C'est un défi fantastique, mais des solutions existent et fonctionnent."
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