Procédés industriels bas carbone : panorama des technologies disponibles

1. Pourquoi décarboner l'industrie ?

L'industrie est l'un des grands postes d'émissions du pays, aux côtés des transports, de l'agriculture et du bâtiment. Sa particularité : une forte concentration. Les sites les plus émetteurs — sidérurgie, chimie, ciment, raffinage — représentent à eux seuls une part majeure du total industriel.

Cette concentration est aussi une opportunité : agir sur un nombre limité de sites produit un effet de levier considérable. C'est la logique des feuilles de route de décarbonation négociées avec les industriels les plus émetteurs.

Répartition des émissions de GES par grand secteur en France — ordres de grandeur indicatifs, d'après l'inventaire CITEPA (SECTEN).

Pour y parvenir, les leviers se rangent en quelques grandes familles, qu'on détaille ci-dessous. Aucune n'est universelle : le bon mix dépend du procédé, de la température recherchée et de l'accès à l'énergie décarbonée.

2. Électrifier les procédés thermiques

Une grande partie des émissions industrielles vient de la combustion de gaz naturel ou de charbon pour produire de la chaleur. Remplacer cette combustion par de l'électricité bas carbone est l'un des leviers les plus directs.

Deux familles d'équipements dominent : les pompes à chaleur haute température pour les besoins jusqu'à quelques centaines de degrés (séchage, agroalimentaire, chimie), et les fours électriques pour les hautes températures, dont le four à arc électrique en sidérurgie.

3. Hydrogène et combustibles bas carbone

Là où l'électrification directe atteint ses limites, l'hydrogène bas carbone prend le relais. Produit par électrolyse de l'eau à partir d'électricité décarbonée, il peut remplacer l'hydrogène fossile aujourd'hui utilisé en raffinage et pour produire l'ammoniac.

Son usage le plus prometteur concerne la réduction du minerai de fer : remplacer le charbon par l'hydrogène pour produire de l'acier primaire, ce qui supprime une part importante des émissions du procédé classique au haut-fourneau.

À côté de l'hydrogène, les combustibles solides de récupération (CSR) et la biomasse servent déjà de substituts partiels aux énergies fossiles, notamment en cimenterie.

4. Captage, stockage et utilisation du CO₂ (CCUS)

Certaines émissions sont dites « incompressibles » : elles ne viennent pas de la combustion mais de la réaction chimique elle-même. C'est le cas de la décarbonatation du calcaire en cimenterie, qui libère du CO₂ par nature.

Pour ces procédés, le captage du CO₂ est souvent la seule voie. Le gaz capté est ensuite soit stocké durablement en sous-sol (CCS), soit valorisé comme matière première pour d'autres usages (CCU).

Le CCUS reste coûteux et complexe : il exige des infrastructures de transport et de stockage encore largement à construire. Il est généralement envisagé pour les émissions qu'aucune autre technologie ne permet d'éliminer.

5. Efficacité énergétique et chaleur fatale

Avant même de changer de source d'énergie, le levier le plus rentable reste souvent de consommer moins. L'efficacité énergétique — isolation, optimisation des utilités, pilotage fin des procédés — produit des gains immédiats.

Un gisement majeur s'appelle la chaleur fatale : l'énergie thermique rejetée par les procédés (fumées, eaux chaudes, compresseurs) et aujourd'hui largement perdue. La récupérer permet de chauffer d'autres process, des bâtiments, voire d'alimenter un réseau de chaleur urbain.

• Récupération interne : préchauffage de l'air ou de l'eau de procédé.
• Valorisation externe : alimentation d'un réseau de chaleur voisin.
• Pilotage et mesure : systèmes de management de l'énergie (référentiel ISO 50001).

Ces actions ont l'avantage d'être matures et rapidement déployables, sans bouleverser le cœur de procédé. Elles préparent aussi le terrain à l'électrification en réduisant la puissance à installer.

6. Matières, recyclage et sobriété

Dernier levier, souvent sous-estimé : agir sur la matière elle-même. Produire de l'acier ou de l'aluminium à partir de ferraille recyclée consomme beaucoup moins d'énergie que la voie primaire.

L'économie circulaire — réemploi, recyclage, éco-conception, allègement des produits — réduit le besoin de matière vierge et donc les émissions associées. C'est un terrain où l'industrie et la décarbonation se rejoignent avec la création d'emplois.

Aucun de ces leviers ne suffit seul. La décarbonation d'un site combine généralement plusieurs briques : efficacité d'abord, électrification ensuite, puis hydrogène ou captage pour les émissions résiduelles.