L’acier est un matériau essentiel dans notre vie quotidienne et notre économie, mais sa production est responsable d’une part importante des émissions de gaz à effet de serre du secteur industriel. Ce nouveau centre de recherche vise à bouleverser la production d’acier en réduisant considérablement les émissions de gaz à effet de serre.
Le Centre pour l’électrification de l’acier par électrosynthèse (C-STEEL)
Le Département américain de l’Énergie (DOE) a récemment annoncé un financement de 19 millions de dollars sur quatre ans pour que le Laboratoire national d’Argonne du DOE dirige le Centre pour l’électrification de l’acier par électrosynthèse (C-STEEL).
Ce centre multi-institutionnel a pour mission de développer un procédé innovant et peu coûteux pour remplacer les hauts fourneaux dans la production d’acier et réduire les émissions de gaz à effet de serre de 85 %.
Le C-STEEL est un projet clé de l’initiative Industrial Heat Energy Earthshot (L’énergie thermique industrielle Earthshot) du DOE, qui vise à réduire considérablement les émissions provenant du processus énergivore du chauffage industriel.
Les partenaires du centre comprennent le Laboratoire national d’Oak Ridge, l’Université Case Western Reserve, l’Université Northern Illinois, l’Université Purdue Northwest et l’Université de l’Illinois à Chicago.
Le procédé d’électrodéposition
L’étape la plus énergivore de la production d’acier consiste à convertir le minerai de fer en métal ferreux purifié ou en alliages de fer à l’aide de hauts fourneaux. Cela nécessite des températures de 1370 à 1480 degrés Celsius, plus chaudes qu’un volcan en éruption.
L’objectif du centre est de développer un procédé qui éliminera essentiellement cette demande de chaleur, en réalisant une réduction de 85 % des émissions de gaz à effet de serre d’ici 2035.
Le procédé d’électrodéposition consiste à dissoudre le minerai de fer dans une solution et à utiliser de l’électricité pour déclencher une réaction qui dépose un métal ferreux utilisable ou un alliage pour la production d’acier. La solution est un électrolyte liquide similaire à ceux que l’on trouve dans les batteries.
Les trois axes de recherche
Le projet comporte trois axes. Deux d’entre eux étudieront différents procédés d’électrodéposition. Un procédé fonctionnera à température ambiante avec des électrolytes à base d’eau. L’autre utilisera un électrolyte à base de sel et fonctionnera à des températures de 1000 à 1100 degrés Celsius inférieures à celles des hauts fourneaux actuels. L’énergie nécessaire à ce procédé est suffisamment faible pour être fournie par des énergies renouvelables ou par la chaleur résiduelle d’un réacteur nucléaire.
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Le troisième axe se concentrera sur la compréhension au niveau atomique de chaque procédé. L’objectif est de contrôler avec précision la structure et la composition des produits métalliques afin qu’ils puissent être intégrés dans les processus en aval de la production d’acier. Chaque axe intégrera une plateforme basée sur l’intelligence artificielle pour assurer une approche unifiée de la conception des électrolytes.
En synthèse
Le C-STEEL vise à développer une méthode innovante et rentable pour la production d’acier décarboné sans hauts fourneaux. En s’appuyant sur des partenariats solides et des recherches de pointe, le centre espère réduire considérablement les émissions de gaz à effet de serre du secteur industriel et contribuer à la lutte contre le changement climatique. Si cette initiative est couronnée de succès, elle pourrait transformer la manière dont l’acier est produit et avoir un impact positif sur l’environnement et notre économie.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce que le C-STEEL ?
Le Centre pour l’électrification de l’acier par électrosynthèse (C-STEEL) est un projet multi-institutionnel financé par le Département américain de l’Énergie (DOE) visant à développer un procédé innovant et peu coûteux pour remplacer les hauts fourneaux dans la production d’acier et réduire les émissions de gaz à effet de serre de 85 %.
2. Quel est le procédé d’électrodéposition ?
Le procédé d’électrodéposition consiste à dissoudre le minerai de fer dans une solution et à utiliser de l’électricité pour déclencher une réaction qui dépose un métal ferreux utilisable ou un alliage pour la production d’acier. La solution est un électrolyte liquide similaire à ceux que l’on trouve dans les batteries.
3. Quels sont les trois axes de recherche du projet ?
Le projet comporte trois axes. Deux d’entre eux étudieront différents procédés d’électrodéposition, l’un à température ambiante avec des électrolytes à base d’eau et l’autre à des températures plus basses que les hauts fourneaux avec un électrolyte à base de sel. Le troisième axe se concentrera sur la compréhension au niveau atomique de chaque procédé pour contrôler la structure et la composition des produits métalliques.
4. Quels sont les partenaires du C-STEEL ?
Les partenaires du centre comprennent le Laboratoire national d’Oak Ridge, l’Université Case Western Reserve, l’Université Northern Illinois, l’Université Purdue Northwest et l’Université de l’Illinois à Chicago.
5. Quel est l’objectif final du C-STEEL ?
L’objectif du C-STEEL est de développer une méthode innovante et rentable pour la production d’acier décarboné sans hauts fourneaux, réduisant ainsi considérablement les émissions de gaz à effet de serre du secteur industriel et contribuant à la lutte contre le changement climatique.
Légende illustration principale : Laboratoire de découverte électrochimique à Argonne. À l’extrême droite : le directeur Brian Ingram ; de gauche à droite : les directeurs adjoints Justin Connell, Rajeev Surendran Assary et Krista Hawthorne. Crédit : Image by Argonne National Laboratory
