Tandis que le monde entier cherche des facons de reduire l'utilisation des combustibles fossiles, une bonne part de la production de l'acier et du fer demeure dependante d'une source energetique bien connue : le charbon metallurgique.
Les melanges de charbon metallurgique sont composes de types de charbon aux proprietes uniques. En effet, lorsqu'ils sont soumis a la carbonisation dans un four a coke, ils se transforment en une matiere a haute teneur en carbone qu'on appelle « coke ». Utilise a grande echelle dans la production de fer et d'acier, le coke joue des roles chimiques et physiques cles dans la transformation du minerai de fer en fer.
Figure 1 – Les technologues de CanmetENERGIE recueillent le coke d'un four pilote dans un chariot de trempage.
Le coke est habituellement fabrique dans un four a tubes. Mais, partout sur la planete, les fours a coke a recuperation d'energie (FCRE) sont de plus en plus presents dans les usines de fer et d'acier, car ils rejettent moins de polluants et peuvent mener a une diminution des emissions de gaz a effet de serre.
Pour mieux faire evoluer la technologie des FCRE, des chercheurs a Ressources naturelles Canada (RNCan) ont fait equipe avec des membres de la Canadian Carbonization Research Association. Ensemble, ils travaillent a concevoir, a construire et a tester le premier FCRE du Canada dans l’installation de recherche de CanmetENERGIE a Ottawa. Les chercheurs ont pour objectif d'augmenter davantage la productivite, la qualite marchande et les avantages ecologiques des FCRE.
Reduction des fuites de polluants nocifs
Kirby Wittich, ingenieur de recherche a RNCan travaillant a la conception du four, explique le principal avantage des FCRE sur le plan technique : «Les FCRE fonctionnent a pression legerement negative », affirme M. Kirby, « ce qui empeche la plupart des fuites de se produire par les portes d’acces, les portes de chargement et les briques refractaires pendant le processus de production du coke. Par consequent, les FCRE rejettent une fraction seulement des polluants nocifs rejetes par les fours a tubes, notamment les composes organiques volatils, le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote et le monoxyde de carbone».
Plus de carbone renouvelable, moins de gaz a effet de serre
L'autre avantage des FCRE pour l’environnement, c'est qu'ils tolerent mieux les melanges de coke dans lesquels on a remplace le charbon par de la biomasse. On remplace une partie du carbone fossile non renouvelable par du carbone de source forestiere renouvelable. La matiere forestiere est carbonisee et compressee par briquetage, puis incorporee aux melanges de charbon metallurgique.
Figure 2 – Du charbon broye destine a la fabrication de coke est charge dans le four a coke..
On considere que la biomasse est carboneutre, car le carbone rejete par sa combustion est reassimile par la pousse des arbres. En l'utilisant dans les melanges de charbon metallurgique, on pourrait reduire de facon importante l’incidence sur le climat. « A court ou a moyen terme, on peut envisager une reduction de 15 % de la quantite des gaz a effet de serre produits par la consommation de coke », affirme M. Kirby.
L'equipe de M. Kirby determinera combien on peut ajouter de biomasse dans les melanges de charbon sans porter atteinte a la qualite du coke, qui doit etre maintenue a un certain niveau pour faire fonctionner les hauts fourneaux.