Le monde a soif d’acier, si l’on en juge par la forte demande mondiale relative à ce matériau essentiel, en raison de sa contribution au développement économique et social. Développé par l’Arabie Saoudite pour 2030, afin de diversifier l’économie du pays au-delà du pétrole, le projet Neom consomme déjà à lui seul, un cinquième de l’acier produit dans le monde.
Infographie sur l’acier mondial en chiffres 2024
L’industrie de l’acier joue un rôle essentiel pour les économies modernes. L’acier est un matériau malléable et le matériau le plus polyvalent du monde industriel, des propriétés qui favorisent la fabrication de nombreux biens essentiels. Il a contribué à de grandes avancées sociales dans des secteurs tels que la construction et le développement des infrastructures, la fabrication de produits destinés à des secteurs prioritaires tels que l’industrie automobile, les outils et les machines lourdes, notamment.
Le traitement du fer destiné à obtenir de l’acier remonte à des temps immémoriaux, comme l’attestent certaines cultures classiques telles que les cultures hittites et grecques. Ce n’est toutefois qu’à la fin du XIVe siècle que son exploitation massive a commencé avec l’augmentation des dimensions des fours de fusion du minerai de fer. L’industrie de l’acier a depuis lors développé un large éventail d’utilisations, favorisant ainsi de notables avancées technologiques et par là même, le progrès et le bien-être de l’humanité, dans des secteurs tels que les transports, l’énergie et les télécommunications.
En plus de promouvoir l’innovation et le développement industriel, l’acier offre le grand avantage d’être un matériau entièrement recyclable, qui favorise l’économie circulaire en encourageant une réduction de la demande en matières premières et, dans le même temps, en réduisant la production de déchets liés aux impuretés entraînées.
L’industrie sidérurgique et à son impact environnemental
Bien que l’industrie de l’acier constitue l’un des secteurs productifs fondamentaux, en raison de son utilisation intensive en tant que matériau principal dans le développement d’infrastructures et de produits industriels dans le monde entier, la fabrication de l’acier est confrontée à un grand défi environnemental. À l’origine du rejet de polluants lors de ses processus de production, celle-ci génère en effet un impact notable sur l’environnement.
« L’industrie sidérurgique est l’un des principaux contributeurs aux émissions anthropiques de CO2 dans le monde et donc un facteur majeur du changement climatique. » Parlement Européen.
L’extraction de métaux, l’utilisation de fours à haute température consommant de grandes quantités d’énergie pour leur fonctionnement, et les émissions générées lors des processus sidérurgiques sont les principales sources de pollution qui surviennent lors de la fabrication de l’acier.
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L’augmentation de près de 10 % des émissions de CO2 dans l’atmosphère est due à l’industrie sidérurgique. La production de chaque tonne d’acier émettant 1,91 tonne de CO2 dans l’atmosphère, la sidérurgique alimentée par les combustibles fossiles se révèle être l’une des principales sources d’émissions mondiales de carbone et la cause d’un impact environnemental direct sur l’atmosphère, avec un appauvrissement de la qualité de l’air.
Selon le rapport de l’Association européenne de l’acier (EUROFER), en 2022, la production mondiale d’acier a atteint 1880 millions de tonnes, ce qui suppose une émission de 3600 millions de tonnes de CO2 dans l’atmosphère.
Les procédés industriels d’obtention de l’acier rejettent principalement des gaz à effet de serre, des particules en suspension et des composés organiques volatils dans l’air. Ceux-ci sont à l’origine de graves atteintes à la santé des personnes et à l’environnement. De même, leur présence et leur réaction dans l’atmosphère contribuent à favoriser le changement climatique.
Qualité de l’air dans l’industrie de l’acier
Les zones les plus proches des sites sidérurgiques sont les plus touchées par la pollution générée lors de la fabrication de l’acier. L’émission de particules fines (PM2,5 et PM10), d’oxydes d’azote (NOx), de dioxyde de soufre (SO2) et de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2) sont les principaux polluants à l’origine des altérations de la qualité de l’air. La réduction de ces émissions est essentielle pour atténuer le changement climatique et améliorer la santé publique.
Les principaux polluants liés à la production d’acier
Les polluants générés lors de la fabrication de l’acier proviennent de différentes étapes du processus, dont l‘extraction des matières premières, le processus de fonderie et la phase de finition. Parmi les principaux polluants de l’industrie de l’acier, on peut citer :
Émissions de particules
Les particules en suspension (PM10 et PM2,5) sont principalement libérées lors des processus d’usinage et de fonderie, affectant négativement la qualité de l’air et la santé publique en favorisant et en aggravant les pathologies respiratoires. De même, leur présence dans l’air contribue à la formation de smog. Les particules en suspension atteignent en outre des zones éloignées de la zone de production d’acier, celles-ci pouvant se déplacer facilement avec le vent et la circulation atmosphérique.
Gaz à effet de serre (GES)
Le dioxyde de carbone (CO2) est le principal gaz libéré dans l’atmosphère lors de la fabrication de l’acier. La production d’acier est l’une des activités industrielles les plus intensives en termes de rejet de carbone. Ces rejets sont dus à la combustion de combustibles fossiles tels que le charbon et le gaz naturel pour atteindre les hautes températures requises par les fours de fusion sidérurgiques pour leur fonctionnement. D’autres gaz sont à leur tour générés, tels que le méthane (CH4), un gaz encore plus nocif en raison de son potentiel d’altération de l’atmosphère et de sa contribution au réchauffement climatique 28 fois supérieurs à ceux du CO2, le monoxyde de carbone (CO) produit lors de la combustion incomplète des combustibles, le dioxyde de soufre (SO2) et le protoxyde d’azote (N2O).
Composés organiques volatils (COV)
Les composés organiques volatils sont émis lors du traitement de l’acier, en particulier lors du recuit et du traitement thermique, et leur présence peut contribuer à la formation d’ozone troposphérique. Ceci, en plus d’aggraver la pollution atmosphérique, fait partie du smog photochimique, à l’origine d’effets nocifs sur la santé humaine, principalement dans les grandes villes et sur les écosystèmes.
Impact de l’acier sur la santé et l’environnement
L’exposition aux polluants émis par l’industrie de l’acier présente de graves conséquences pour la santé humaine et l’environnement. Parmi les effets les plus notables, citons :
Problèmes respiratoires
Les polluants rejetés dans l’atmosphère par la fabrication de l’acier sont à l’origine de problèmes de santé tels que l’asthme, la bronchite chronique et les maladies pulmonaires obstructives. De plus, l’utilisation d’un combustible riche en carbone comme le coke rejette du naphtalène, un produit possiblement cancérigène pour l’homme. La production d’acier génère également des métaux lourds tels que le plomb et le cadmium, à l’origine de problèmes à long terme pour la santé humaine et l’environnement.
Impacts sur le changement climatique
L’acier est un matériau très durable car, outre ses propriétés de résistance qui lui permettent de durer longtemps, il est facile à recycler. Sa production est toutefois très polluante en raison de l’augmentation des gaz à effet de serre causée par l’utilisation de combustibles fossiles et de coke (charbon fabriqué en le chauffant à haute température), une matière première essentielle à sa fabrication. Ces facteurs font de l’activité industrielle liée à l’acier l’une des principales causes du changement climatique.
Acidification des sols et des masses d’eau
Il s’agit de problèmes environnementaux causés par les émissions de SO2 et de NOx provenant de la production d’acier, lesquelles entraînent des pluies acides, affectant à la fois la composition du sol, les masses d’eau et la végétation. Enfin, ces émissions atmosphériques finissent par avoir un impact sur la diversité naturelle en affectant les écosystèmes de manière généralisée.
Comment réduire l’impact environnemental de l’acier ?
Pour atténuer l’impact environnemental de la fabrication de l’acier et atteindre l’objectif de zéro émission nette d’ici 2050, il est essentiel de mettre en œuvre des technologies de contrôle des émissions et d’optimiser les processus industriels de fabrication de l’acier.
La décarbonation de l’industrie nécessaire pour y parvenir, implique une réduction de 4 % en moyenne d’ici 2030, de la production annuelle de CO2 liée à l’industrie de l’acier. Les prévisions suggèrent toutefois que d’ici 2050, la demande mondiale d’acier pourrait augmenter de 40 %.
Par l‘innovation, la mise en place de technologies bas carbone et l’amélioration de l’efficacité dans l’utilisation des ressources, l’industrie sidérurgique a les moyens de réduire sa consommation d’énergie et ses émissions polluantes.
Vous trouverez ci-dessous quelques solutions technologiques et stratégies qui peuvent vous aider à réduire vos émissions.
Systèmes de capture et de filtration des particules
L’une des technologies les plus efficaces pour réduire les émissions de particules est l’installation de systèmes de filtration avancés tels que des filtres à manches et des précipitateurs électrostatiques. Ces technologies permettent de capturer les particules en suspension avant qu’elles ne soient libérées dans l’environnement.
Traitements des gaz et des vapeurs
Les systèmes de traitement des gaz, tels que les réacteurs de réduction des gaz et les incinérateurs thermiques, peuvent réduire considérablement les émissions de gaz polluants tels que les GES et les composés organiques volatils.
Nouvelles sources d’énergie
Outre l’accroissement de l’efficacité énergétique des processus sidérurgiques, un effort porte actuellement sur l’utilisation des sources d’énergie les plus innovantes pour la fabrication de l’acier, sans utilisation de combustibles fossiles. Les énergies renouvelables et l’hydrogène vert permettent de conserver la structure de l’acier en soi, tout en utilisant d’autres sources d’énergie, telles que l’hydrogène, l’élément chimique le plus abondant. Obtenu à partir d’énergies renouvelables telles que le solaire, l’éolien ou l’hydroélectrique, l’hydrogène vert est à l’origine de l’acier vert ou obtenu de façon plus respectueuse en termes d’émissions atmosphériques.
Recyclage
L’industrie sidérurgique utilise un pourcentage élevé (85 %) de matériaux recyclables sous forme de ferraille d’acier. Bien que l’utilisation de ferraille dans les hauts fourneaux soit de 30 %, il est possible d’utiliser des matières premières 100 % recyclées dans les sites sidérurgiques utilisant des fours à arc électrique.
La réutilisation suppose d’importantes économies d’énergie, car elle utilise un huitième de l’énergie nécessaire si l’acier est produit à partir de minerai de fer. Une diminution significative des émissions de CO2 se produit dans le même temps, en évitant l’émission de 1,5 tonne de CO2 dans l’atmosphère pour chaque tonne d’acier produite.
Surveillance et mesure de la qualité de l’air
La mise en place de systèmes de surveillance précis et continus de la qualité de l’air permet de détecter et de contrôler en temps réel les émissions de l’industrie de l’acier. L’utilisation de capteurs avancés facilite la mesure de la concentration de polluants critiques tels que le SO2, les NOx et les particules en suspension. Disposer de mesures fiables et précises est crucial pour garantir un environnement de travail sûr et un contrôle environnemental conforme au respect des réglementations environnementales en vigueur.
En conclusion, face au grand défi auquel est confrontée l’industrie de l’acier, des opportunités pour en faire une activité industrielle plus durable existent. Basées sur la technologie et l‘amélioration des processus clés, elles rendent plus efficaces l’utilisation des ressources et la demande énergétique. Pour y parvenir, il est essentiel de disposer d‘un scénario d’intérêt commun pour les producteurs, les partenaires, les gestionnaires publics et la recherche, adapté aux politiques prioritaires permettant de nous diriger vers une économie décarbonée.
La solution Kunak pour l’industrie sidérurgique
Kunak a développé des solutions de surveillance de la qualité de l’air spécifiques à l’industrie de l’acier. Ses systèmes permettent une mesure précise des niveaux de pollution, fournissant des données en temps réel afin que les entreprises puissent optimiser leurs processus et réduire, en même temps, leur impact environnemental.
Dans un environnement où la production d’acier peut rejeter une variété de polluants dans l’air, depuis les particules fines jusqu’aux composés organiques volatils, le besoin de solutions efficaces est impératif. Kunak utilise des technologies avancées basées sur des capteurs haute précision et calibrés selon les normes internationales, qui détectent les particules et les gaz polluants. Ces capteurs permettent ainsi d’identifier les sources de pollution et facilitent, grâce aux données qu’ils fournissent, une prise de décision éclairée et efficace pour atténuer les émissions et leur éventuel impact environnemental, ainsi que pour prendre des mesures préventives permettant d’améliorer la santé des travailleurs de la sidérurgie.
Kunak AIR Pro
Surveillance précise et fiable de la qualité de l’air
Les capteurs Kunak améliorent les processus de production sidérurgiques en détectant les émissions diffuses causées par leurs anomalies. La rapide identification des pics de polluants émet des alertes permettant aux opérateurs de localiser la source de l’émission. Cela accélère la correction des problèmes, tout en permettant de gagner du temps et de réduire les coûts associés aux problèmes de production d’acier.
Dans les installations industrielles d’acier, les solutions durables et d’efficacité opérationnelle de Kunak permettent une surveillance continue de la qualité de l’air, garantissant que les sites industriels respectent les réglementations environnementales les plus strictes et puissent rapidement s’adapter aux changements de réglementations environnementales et aux exigences du marché.
La flexibilité des solutions Kunak, conçues pour être évolutives et adaptables à différents types d’installations industrielles, permet de personnaliser les systèmes en fonction des besoins spécifiques de chaque site sidérurgique, en tenant compte de facteurs tels que la taille de l’installation, le type de processus industriels développé et les conditions climatiques spécifiques à son emplacement.
Kunak travaille également en étroite collaboration avec les industries de l’acier afin de fournir des formations et un soutien technique, at ainsi garantir que le personnel soit formé pour interpréter les données et appliquer les meilleures pratiques en matière de gestion de la qualité de l’air. Cette collaboration sur mesure améliore non seulement l’efficacité opérationnelle, mais renforce également l’engagement des entreprises en matière de responsabilité environnementale.
Une approche stratégique essentielle pour protéger l’environnement et la santé des personnes, qui contribue également à améliorer l’image publique de l’industrie sidérurgique, souvent considérée comme l’un des plus grands pollueurs industriels.
Conclusions
L’industrie de l’acier reste l’une des industries les plus polluantes au monde, avec un impact significatif sur la qualité de l’air et la santé publique. Les émissions de particules, de gaz à effet de serre et de composés organiques volatils qu’elle provoque contribuent au changement climatique et favorisent les problèmes respiratoires, en particulier chez les populations situées à proximité de sites industriels. La mise en place de technologies de contrôle des émissions et de systèmes avancés de surveillance de la qualité de l’air, permet toutefois de réduire considérablement l’impact environnemental de cette industrie d’intérêt mondial.
L’utilisation de solutions basées sur la technologie nécessite une faisabilité technique et économique pour leur mise en œuvre rapide. Concernant les outils technologiques et innovants existants, tels que proposés par Kunak, un moyen efficace de mesure et de contrôle de la pollution est déjà disponible. Les entreprises sidérurgiques peuvent ainsi se conformer aux réglementations environnementales et améliorer la durabilité de leurs opérations dans le cadre de la feuille de route mondiale vers la décarbonation.
Sources
- The International Energy Agency (IEA), 2020. Iron and Steel Technology Roadmap, París 2020. https://www.iea.org/reports/iron-and-steel-technology-roadmap
- Yu, J., et al, 2023. A review on reduction technology of air pollutant in current China’s iron and steel industry. Journal of Cleaner Production, Volume 414, 2023. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.137659
- European Parliament Briefing | Think Tank | European Parliament (europa.eu), 2020. The potential of hydrogen for decarbonizing steel production. 2020, págs 2-3. https://www.europarl.europa.eu/RegData/etudes/BRIE/2020/641552/EPRS_BRI(2020)641552_EN.pdf
- Tang L., et al, 2020. Iron and steel industry emissions and contribution to the air quality in China. Atmospheric Environment,Volume 237, 2020, 117668, https://doi.org/10.1016/j.atmosenv.2020.117668
- Al-Zboon, K. 2019. Indoor Air Quality in Steel Rolling Industries and Possible Health Effect. Environment and Natural Resources Journal 2019;17. https://www.researchgate.net/publication/333881783_Indoor_Air_Quality_in_Steel_Rolling_Industries_and_Possible_Health_Effects
- Wang, W., Zhao, S., Tang, X. et al, 2022. Stainless steel catalyst for air pollution control: structure, properties, and activity. Environ Sci Pollut Res 29, 55367–55399 (2022). https://doi.org/10.1007/s11356-022-21079-z