La sidérurgie pèse environ 7 à 8 % des émissions mondiales de CO2, soit l'un des trois plus gros postes industriels avec le ciment et la chimie (AIE, Iron and Steel Technology Roadmap, 2020).
Avec 1,89 milliard de tonnes d'acier produites en 2023 (Worldsteel, Statistical Yearbook 2024), le secteur doit décarboner massivement sans renoncer à un matériau indispensable à l'éolien, au rail, au bâtiment et à l'automobile.
Trois leviers techniques structurent la transition : la réduction directe (DRI), l'hydrogène et l'électrification via le four à arc (EAF). À ces voies industrielles s'ajoute une R&D active sur l'électrolyse du minerai et la capture du CO2.
Décryptage des technologies, des projets français en cours et des métiers qui en découlent.
1. L'enjeu : 7 à 8 % des émissions mondiales de CO2
L'acier est le matériau de base de l'économie industrielle. Selon Worldsteel, la production mondiale a atteint 1,89 Mds t en 2023, dominée par la Chine (~54 %), l'Inde, le Japon et les États-Unis. L'Europe (UE-27) en produit environ 126 Mt et la France entre 9 et 11 Mt par an selon les années, avec des sites majeurs à Dunkerque, Fos-sur-Mer, Florange, Hagondange, Isbergues et Gargenville.
L'AIE estime l'intensité carbone moyenne mondiale autour de 1,8 t CO2 par tonne d'acier brut via la filière haut-fourneau intégrée (BF-BOF), contre environ 0,4 t CO2/t pour la voie ferraille au four électrique (EAF). C'est cette dispersion qui rend la décarbonation à la fois urgente et complexe : selon le site, l'effort à fournir varie d'un facteur 4 à 5.
Intensité carbone par voie de production (t CO2/t d'acier brut). Sources : AIE Iron and Steel Technology Roadmap 2020, Mission Possible Partnership Net-Zero Steel 2022, Worldsteel. Les valeurs DRI-H2 dépendent de l'intensité carbone de l'électricité utilisée.
L'Union européenne de la sidérurgie (Eurofer) annonce un objectif de réduction d'environ 30 % d'ici 2030 et la neutralité climatique en 2050, tandis que la Mission Possible Partnership trace plusieurs trajectoires « net-zero steel » fondées sur l'essor du DRI-H2, du recyclage et, à plus long terme, de l'électrolyse.
2. La voie classique BF-BOF : pourquoi elle bloque
La filière intégrée BF-BOF (Blast Furnace – Basic Oxygen Furnace) représente environ 70 % de la production mondiale d'acier (Worldsteel). Elle enchaîne deux opérations.
Dans le haut-fourneau, le minerai de fer (Fe2O3) est réduit à chaud par le carbone du coke pour produire de la fonte liquide selon la réaction Fe2O3 + 3 CO → 2 Fe + 3 CO2. La fonte est ensuite affinée au convertisseur à oxygène (BOF), où l'on brûle l'excédent de carbone pour produire de l'acier.
Pourquoi le CO2 est intrinsèque au procédé
Contrairement à un four de chauffe, le carbone du coke joue ici un rôle chimique : il « arrache » l'oxygène du minerai. Le CO2 n'est donc pas un sous-produit de combustion qu'on pourrait éliminer en changeant simplement de source d'énergie : il est structurel à la réduction du minerai par le carbone.
Conséquence : on peut optimiser un haut-fourneau (injection de gaz réducteurs, biomasse, charbon de bois) et grappiller 10 à 20 % d'émissions, mais on ne descendra pas significativement en dessous de ~1,5 t CO2/t sans capture en aval ou changement de filière.
Cette dépendance au carbone réducteur explique pourquoi la décarbonation sidérurgique passe nécessairement par un changement de chimie : remplacer le carbone par un autre agent réducteur (hydrogène) ou court-circuiter l'étape minerai-fonte via la voie ferraille au four électrique.
3. DRI : la réduction directe au gaz puis à l'hydrogène
La réduction directe (DRI, Direct Reduced Iron) est la principale alternative industrielle au haut-fourneau. Plutôt que de fondre le minerai, on le réduit à l'état solide dans un four à cuve, par un gaz réducteur chaud.
Le produit obtenu est une « éponge de fer » (DRI) ou sa version compactée pour le transport, le HBI (Hot Briquetted Iron). Ce fer solide est ensuite refondu dans un four à arc électrique (EAF), généralement mélangé à de la ferraille, pour produire l'acier final.
Deux procédés dominent le marché mondial
MIDREX
Procédé dominant : environ 80 % des capacités mondiales DRI selon les statistiques Midrex Technologies. Four à cuve continue, gaz réducteur issu du reformage du méthane. Adapté à une transition progressive vers l'hydrogène.
ENERGIRON / HYL
Procédé Tenova-Danieli, marché significatif au Mexique, au Moyen-Orient et en Russie. Architecture comparable à MIDREX, conçue dès l'origine pour fonctionner avec divers mélanges H2/gaz naturel.
Intensité carbone : du gaz naturel à l'hydrogène vert
| Configuration DRI | Intensité CO2 indicative | Conditions |
|---|---|---|
| DRI gaz naturel + EAF | ~1,1 t CO2/t acier | Sans capture, électricité mixte (AIE) |
| DRI hydrogène « bleu » + EAF | ~0,4 à 0,6 t CO2/t | H2 issu de SMR avec CCS |
| DRI hydrogène vert + EAF | ~0,1 à 0,3 t CO2/t | H2 par électrolyse, élec. décarbonée |
Sources : AIE 2020, Mission Possible Partnership 2022, Hydrogen Council Hydrogen Insights. Les fourchettes dépendent du mix électrique et du procédé EAF aval.
Les projets DRI en France
Plusieurs projets structurants sont à l'œuvre. À Dunkerque, ArcelorMittal a annoncé un projet de 2,5 Mt/an de DRI couplé à 2 fours électriques EAF, soutenu par France 2030 ; le calendrier de mise en service a été révisé à plusieurs reprises et la date effective de démarrage industriel reste discutée publiquement (horizon 2027-2030 selon les communications de l'industriel).
À Fos-sur-Mer, le projet GravitHy (consortium associant notamment EIT InnoEnergy, Forvia et la Banque des Territoires) vise une usine de ~2 Mt de DRI à l'hydrogène et 4 Mt de HBI, pensée comme une « fonderie verte » fournissant les aciéristes électriques européens. D'autres acteurs (Ascométal/Liberty Steel sur ses sites lorrains) ont également exprimé des ambitions de transition vers la voie DRI/EAF.
4. La voie 100 % électrique (EAF) et ses limites
Le four à arc électrique (EAF) fond directement la ferraille recyclée — ou un mélange ferraille + DRI/HBI — grâce à un arc électrique entre électrodes de graphite. Aujourd'hui, environ 30 % de la production mondiale et près de 40 % en Europe passent par cette filière (Worldsteel, Eurofer).
Son avantage carbone est massif lorsque l'électricité est décarbonée : en France, où l'intensité carbone du mix se situe entre 50 et 60 g CO2/kWh selon les années (RTE, Bilan électrique), un EAF alimenté en ferraille tombe nettement sous la barre de 0,5 t CO2/t.
Forces et limites de la voie EAF
Forces
- Faibles émissions en mix décarboné
- Adapté à la production d'acier long (rond à béton, profilés, fils)
- Investissement plus modeste qu'un haut-fourneau
- Modularité (capacités 50 kt à 2 Mt/an)
Limites
- Qualité acier plat (auto, électroménager) plus difficile à atteindre uniquement à la ferraille
- Impuretés (cuivre, étain, chrome) limitant le recyclage en boucle fermée
- Ressource ferraille non extensible à elle seule : le cycle de l'acier est long (~30 ans)
- Forte demande de puissance électrique stable
Les acteurs en France
La filière EAF française est portée par plusieurs sites historiques : Riva (Gargenville, région marseillaise), Aperam (Isbergues, aciers inoxydables), Ascométal/Liberty Steel (Hagondange, Custines, Ascoval). Ces sites produisent essentiellement des aciers longs, des aciers spéciaux ou inox, des secteurs où la voie électrique est compétitive et déjà bien implantée.
5. Électrolyse, HIsarna, CCS : les pistes en R&D
Au-delà du DRI et de l'EAF, plusieurs technologies émergentes pourraient compléter la palette de la décarbonation. Aucune n'est encore déployée à l'échelle commerciale, mais toutes sont suivies de près par les feuilles de route AIE et Eurofer.
| Technologie | Principe | Maturité (TRL indicatif) |
|---|---|---|
| SIDERWIN / ULCOWIN | Électrolyse du minerai en milieu alcalin à basse température. Pilote européen porté par ArcelorMittal R&D (Maizières-lès-Metz). | TRL ~5-6 (démonstrateur préindustriel) |
| HIsarna | Procédé bain de fusion (Tata Steel IJmuiden) qui supprime le coke et concentre le CO2, facilitant une capture en aval. | TRL ~6-7 (pilote opéré) |
| CCS sur haut-fourneau | Capture du CO2 en sortie de procédé (projet 3D à Dunkerque, COURSE50 au Japon) pour stockage géologique. | TRL ~6-7 |
| Molten Oxide Electrolysis | Électrolyse haute température type Boston Metal : électrode inerte décompose les oxydes métalliques fondus. | TRL ~4-5 (pilote industriel en cours) |
Niveaux TRL indicatifs synthétisés à partir de l'AIE 2020, des publications du projet SIDERWIN et des communications publiques des consortiums.
Le projet européen SIDERWIN (anciennement ΣIDERWIN), prolongement de la ligne ULCOWIN/ULCOLYSIS, illustre le potentiel d'une voie « zéro CO2 procédé » : la réduction du fer y est réalisée par électrolyse directe du minerai dans un bain alcalin, sans carbone. Tant que l'électricité est décarbonée, les émissions deviennent marginales. La technologie reste cependant immature pour une industrialisation à grande échelle avant la fin des années 2030.
À côté, la capture-stockage du CO2 sur haut-fourneau existant — testée dans le projet 3D de Dunkerque, ou COURSE50 au Japon — apparaît comme une solution de transition pour les sites où la conversion à la voie DRI prendra une décennie. Mission Possible Partnership la voit jouer un rôle d'« amortisseur » jusqu'à la généralisation du DRI-H2.
6. Les métiers et compétences induits par la décarbonation acier
La bascule BF-BOF → DRI/EAF/H2 transforme profondément les besoins en compétences. Les anciens métiers du haut-fourneau (fondeurs, conducteurs de coulée, hauturiers) se redéploient vers la conduite de fours électriques et de réacteurs DRI, tandis que de nouvelles fonctions émergent autour de l'hydrogène et du carbone.
Les formations académiques structurantes restent celles des écoles de métallurgie et de génie des procédés : École des Mines (Nancy, Saint-Étienne, Paris), IMT Nord Europe, Centrale Lille, ENSIACET Toulouse, ainsi qu'un tissu de BTS et licences professionnelles autour de la conduite de procédés industriels.
Six profils clés
Ingénieur procédés DRI / EAF. Conduite et optimisation des fours à cuve et à arc, maîtrise des bilans matière et énergie. Profil ingénieur métallurgie ou génie des procédés. Salaire indicatif : 45 000 à 75 000 € bruts annuels selon l'ancienneté.
Ingénieur hydrogène industriel. Intégration ATEX H2, dimensionnement de brûleurs, compresseurs, électrolyseurs sur site sidérurgique. Compétences en sécurité procédés, thermodynamique, automatisme. Salaire : 50 000 à 80 000 €.
Ingénieur CCUS (capture-stockage CO2). Conception et exploitation des unités de captage post-combustion ou en sortie de gaz de procédé. Liens avec le transport et le stockage géologique. Salaire : 50 000 à 85 000 €.
Responsable décarbonation / trader carbone EU ETS. Pilotage des quotas, achat de droits d'émission, suivi CBAM, reporting CSRD/TCFD. Profil mixte ingénieur + finance/économie de l'environnement. Salaire : 70 000 à 130 000 €+.
Conducteur d'installation EAF / DRI. Pilotage en salle de contrôle, surveillance des paramètres procédé, gestion des incidents. BTS Conduite de Procédés Industriels, BTS Maintenance, parfois reconversion d'anciens conducteurs de haut-fourneau. Salaire : 32 000 à 45 000 €.
Technicien maintenance four à arc / électrolyseur. Compétences électrotechniques renforcées : haute tension, électrodes graphite, transformateurs de four, équipements électrolyse H2. Salaire : 32 000 à 50 000 €.
À retenir : la transition acier n'est pas qu'une affaire de technologies ; c'est aussi une transformation profonde des compétences industrielles, où la chimie de procédé, l'électrotechnique et la maîtrise de l'hydrogène prennent le pas sur la sidérurgie « charbon » traditionnelle.
Conclusion : trois leviers, une transition sur 20 ans
La décarbonation de l'acier ne reposera pas sur une seule technologie. Elle combinera maximisation de la voie EAF/ferraille là où la qualité le permet, déploiement massif du DRI (au gaz naturel d'abord, puis à l'hydrogène) pour le minerai vierge, et solutions transitoires de capture sur les hauts-fourneaux existants.
Pour les salariés, RH et industriels, l'enjeu n'est pas seulement de suivre le calendrier réglementaire (EU ETS, CBAM, France 2030) : il est aussi d'anticiper les compétences de demain — hydrogène, fours électriques, CCUS, pilotage carbone. C'est à ce prix que la sidérurgie française et européenne pourra rester compétitive dans un marché mondial sous pression carbone.
