Les voies de réductions des émissions
de CO2 de l'industrie cimentière...
Entretien
avec Paul Acker, Directeur scientifique du Centre de recherche de la Société
Lafarge
LERM
L'industrie cimentière est un gros émetteur de CO2 dans
l'atmosphère. Quelles sont les pistes de réduction des émissions
qu'une Société comme Lafarge envisage de suivre ?
Paul
Acker
"Il est exact que la fabrication du ciment contribue de
façon importante aux émissions de CO2 anthropique. L'industrie
cimentière libère environ 5% des émissions globales. Il est
donc important de tâcher de les réduire.
Je
propose que nous commencions par bien cerner les enjeux de l'industrie du ciment.
Pour cela, il faut avoir bien présentes à l'esprit les échelles
auxquelles nous nous situons : la production mondiale de ciment tourne aux
alentours de 2 milliards de tonnes par an. La Chine en a produit en 2007, à
elle seule, 1,4 milliards de tonnes, soit plus que le restant du monde, l'Inde
dont nous n'avons pas les chiffres étant exclue. Il y a trois ans, la Chine
produisait moins de 900 millions de tonnes par an ; pour cette année 2007,
on prévoyait une production chinoise de 1 milliard de tonnes. Elle a été
comme je l'ai dit de 1,4 milliards. Et les besoins ne cessent de croître...
La production annuelle de béton, sur la planète est de 20 milliards
de tonnes, et il s'agit là d'une borne basse. Par comparaison, la production
mondiale de bois est de 2,5 milliards de tonnes et nous savons aujourd'hui que
cette quantité excède les possibilités de reproduction de
ce matériau à l'échelle de la planète.
A l'échelle
des besoins mondiaux contemporains, le ciment et le béton sont donc des
matériaux incontournables, parce qu'ils sont d'une disponibilité
quasi infinie et d'un coût bas.
Soucieuse de l'impact de son activité
sur l'environnement, la Société Lafarge travaille depuis longtemps
à la réduction de ses émissions de CO2. Depuis
25 ans, en particulier, nous menons un partenariat avec la WWF qui joue auprès
de la Société un rôle d'auditeur sur le plan écologique."
LERM
Pouvez-vous nous détailler votre stratégie de réduction des
émissions ? Paul Acker
"Cette réduction passe par plusieurs pistes qui concernent les procédés
de fabrication, qui concernent la matière première elle-même,
le clinker, mais aussi, la qualité des bétons mis en oeuvre dans
les structures, et enfin, d'un point de vue énergétique, la conception
globale des édifices eux-mêmes dans lesquels entre le béton.
Il s'agit d'une démarche globale d'action sur plusieurs paramètres
qui, associés, constituent ce que nous pourrions nous représenter
comme une fusée à 5 étages :  le
premier étage concerne les fours
le
deuxième étage concerne le clinker
le
troisième étage concerne le ciment composé
le
quatrième étage concerne le béton
le
cinquième étage concerne le bilan énergétique global
des édifices"
LERM
On visite le premier étage ? Paul Acker
"Allons-y... Le clinker, la matière première du ciment, est
issu de la calcination du calcaire et d'une part d'argile. La combustion mise
en œuvre pour cette calcination dégage du CO2. L'amélioration
continue du rendement thermique des fours permet de diminuer sensiblement la part
des émissions. A la fin des années 80, Lafarge s'est engagé
(et a signé une convention en ce sens avec WWF) à réduire
de 20% ces émissions d'ici à 2010. Nous ne sommes aujourd'hui pas
très loin d'atteindre cet objectif.
Dans cette problématique
thermique, il convient également de prendre en compte l'usage que nous
faisons de déchets industriels comme combustibles de substitution (pneus,
farines animales...). Nos fours servent alors d'incinérateurs pour des
produits que l'on aurait sinon éliminés avec la même production
de CO2, mais en pure perte.
A l'échelle
mondiale, l'amélioration des cimenteries est un enjeu majeur. Les cimenteries
chinoises sont maintenant anciennes. Lafarge équipe régulièrement
ce pays de cimenteries modernes ; on estime que le remplacement de
la totalité du parc chinois amènerait une réduction de 50%
des émissions de ce pays. Une autre piste de réduction
consiste à remplacer le calcaire comme matière première du
clinker." LERM
on passe donc
là au deuxième étage ? Paul
Acker
"Oui, suivez-moi ! La production d'une tonne de clinker
émet environ une tonne de CO2 dans l'atmosphère. La moitié
de cette émission provient de la décarbonatation du calcaire. On
ne peut rien à cela... sauf utiliser des matériaux de substitution.
C'est ce que nous faisons en remplaçant tout ou partie du calcaire par
des phosphates de calcium ou des aluminates de calcium. Ces solutions sont industrialisables
certes, mais limitées du fait de la relative rareté d'approvisionnement
en matière au regard du calcaire. De plus, ces solutions n'apportent pas
aux bétons la durabilité que l'on exige d'eux aujourd'hui.
Toujours
dans la perspective de la réduction de la part du clinker, c'est là
le troisième étage de la fusée que nous visitons, on peut
couper le mélange avec des additions minérales ou pouzzolaniques
réactives avec l'hydroxyde de calcium : nous maîtrisons bien,
maintenant, la combinaison du clinker avec les laitiers de hauts fourneaux ou
les cendres volantes. Ces ajouts permettent d'une part de valoriser des déchets,
d'autre part de réduire les émissions de CO2."
LERM
En quoi la qualité des bétons est-elle l'un des paramètres
de diminution des émissions de l'industrie du ciment ? Paul
Acker
"Votre question me permet de passer au quatrième
étage du dispositif... La formulation des bétons est en constant
progrès. Les modèles élaborés aujourd'hui sont puissants
et fiables. Les recherches menées sur les superplastifiants, permettent
de réduire la teneur en eau et d'optimiser l'empilement granulaire :
une partie de l'eau habituellement utilisée dans la composition du béton
est remplacée par des grains fins et ultrafins. Ces grains viennent s'intercaler
entre les grains plus volumineux. Le béton tout en se fluidifiant
devient pourtant plus compact lors de la prise. Les performances mécaniques
et la durabilité du béton sont donc accrues. On atteint aujourd'hui
des résistances de 200 MPa. Evidemment, cette résistance n'est pas
toujours nécessaire et, à résistance égale avec un
autre béton, on peut donc réduire le dosage en ciment. L'adjuvantation
des bétons me semble encore receler un fort potentiel à développer.
Ce développement passera à la fois par des progrès d'ordre
scientifique et par des évolutions normatives. Enfin
puisque nous évoquons ici le domaine du béton, il faut souligner,
le progrès décisif qu'entraîne l'emploi de fibres dans les
BFUP : le bilan au CO2 d'une structure en BFUP est divisé
par trois par rapport à une structure équivalente métallique
ou par rapport à une structure en béton armé classique."
LERM
Du four, au clinker, au ciment puis au béton, nous passons maintenant à
l'édifice construit... Paul Acker
"Oui et c'est là le cinquième paramètre.
Dans le
bilan énergétique global des pays développés, 1/3
de la consommation est le fait du chauffage ou de la climatisation des maisons
d'habitation. La marge de progression est ici considérable et, qui plus
est, cette progression est à portée de main. Quand on sait qu'en
Suède des maisons présentent 0 % de déperdition énergétique,
il y a là un chantier réaliste auquel s'atteler sans tarder. L'enveloppe
des bâtiments assure plusieurs fonctions : une fonction porteuse, une
fonction d'isolation thermique, une fonction d'isolation phonique, une fonction
de protection.
Le béton présente l'avantage d'associer plusieurs
de ces fonctions : structure et résistance, isolation thermique, isolation
phonique. Comme il s'agit d'un matériau versatile, on peut améliorer
chacune des ces fonctions sans, pour autant, nuire aux autres.
La fonction
de structure est déjà satisfaisante. Pour ce qui concerne l'isolation
thermique, la marge de progression est sans doute de 1 à 3 sans altération
prévisible de la résistance mécanique.
La capacité
d'isolation acoustique du béton tient à sa masse, fait d'une très
grande quantité de cailloux et de sable, la solution béton donc
est peu onéreuse. Depuis aux moins trois ans, aux
Etats-Unis, la consommation énergétique de la climatisation des
édifices a dépassé la consommation de leur chauffage, et
cette différence ne cesse de croître. La progression sur l'inertie
thermique des bâtiments est donc, en zone tempérée, une piste
importante de réduction des émissions de CO2.
Progrès
dans les fours, maîtrise des mélanges, recherche scientifique sur
les bétons et amélioration des propriétés thermiques
des bâtiments me semblent être les voies d'une réduction significative
des émissions de CO2.
Je conclus en attirant
votre attention sur le fait que le béton est un matériau recyclable.
Au Danemark, et plus encore en Hollande où il n'y a pas de carrière,
la totalité du béton est recyclé en granulat. Au Danemark,
les bétons démolis, sont concassés et stockés à
l'air libre un mois au minimum ; la surface multipliée par le concassage
permet, dans cette période de temps, au béton de réabsorber
une partie de la masse du CO2 émis par sa fabrication, de l'ordre
de 30 à 40% du total émis .
La carbonatation
du béton est un phénomène naturel lié au vieillissement
du matériau : le béton réabsorbe le CO2 atmosphérique.
Ce phénomène est lent mais concerne des millions de tonnes de CO2.
La carbonatation est évidemment contradictoire avec la durabilité
du béton. Pour éviter le transport par l'eau du CO2 vers
l'intérieur du matériau, nous tâchons de faire les bétons
aussi compacts que possible. Cela influe également sur la qualité
esthétique du parement.
La question du CO2
entre pour nous dans une réflexion globale sur la question du développement
soutenable de la construction : l'acte de construire est une longue chaîne
dont chaque maillon doit être moins coûteux énergétiquement,
écologiquement et économiquement. Je n'exclus pas de cette chaîne
des laboratoires comme le LERM dont le travail sur la durabilité des matériaux
et des structures est solidaire de nos préoccupations."
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