Vers la production de charbon plus propre

Par : Laura Nichol
juin 2012

Des chercheurs travaillent à la conception d'une installation pilote de four à coke à récupération d'énergie pour favoriser la production de coke plus propre et promouvoir le charbon métallurgique canadien.
Photo d'un four à tubes pilote utilisé chez CanmetÉNERGIE pour fabriquer du coke.

Les technologues de CanmetÉNERGIE recueillent le coke d'un four pilote dans un chariot de trempage.

Tandis que le monde entier cherche des façons de réduire l'utilisation des combustibles fossiles, une bonne part de la production de l'acier et du fer demeure dépendante d'une source énergétique bien connue : le charbon métallurgique.

Les mélanges de charbon métallurgique sont composés de types de charbon aux propriétés uniques. En effet, lorsqu'ils sont soumis à la carbonisation dans un four à coke, ils se transforment en une matière à haute teneur en carbone qu'on appelle « coke ». Utilisé à grande échelle dans la production de fer et d'acier, le coke joue des rôles chimiques et physiques clés dans la transformation du minerai de fer en fer.

Le coke est habituellement fabriqué dans un four à tubes. Mais, partout sur la planète, les fours à coke à récupération d'énergie (FCRE) sont de plus en plus présents dans les usines de fer et d'acier, car ils rejettent moins de polluants et peuvent mener à une diminution des émissions de gaz à effet de serre.

Pour mieux faire évoluer la technologie des FCRE, des chercheurs à Ressources naturelles Canada (RNCan) ont fait équipe avec des membres de la Canadian Carbonization Research Association. Ensemble, ils travaillent à concevoir, à construire et à tester le premier FCRE du Canada dans l’installation de recherche de CanmetÉNERGIE à Ottawa. Les chercheurs ont pour objectif d'augmenter davantage la productivité, la qualité marchande et les avantages écologiques des FCRE.

Réduction des fuites de polluants nocifs

Photo de charbon broyé

Du charbon broyé destiné à la fabrication de coke est chargé dans le four à coke.

Kirby Wittich, ingénieur de recherche à RNCan travaillant à la conception du four, explique le principal avantage des FCRE sur le plan technique : « Les FCRE fonctionnent à pression légèrement négative », affirme M. Kirby, « ce qui empêche la plupart des fuites de se produire par les portes d’accès, les portes de chargement et les briques réfractaires pendant le processus de production du coke. Par conséquent, les FCRE rejettent une fraction seulement des polluants nocifs rejetés par les fours à tubes, notamment les composés organiques volatils, le dioxyde de soufre, le dioxyde d'azote et le monoxyde de carbone. »

Plus de carbone renouvelable, moins de gaz à effet de serre

L'autre avantage des FCRE pour l’environnement, c'est qu'ils tolèrent mieux les mélanges de coke dans lesquels on a remplacé le charbon par de la biomasse. On remplace une partie du carbone fossile non renouvelable par du carbone de source forestière renouvelable. La matière forestière est carbonisée et compressée par briquetage, puis incorporée aux mélanges de charbon métallurgique.

On considère que la biomasse est carboneutre, car le carbone rejeté par sa combustion est réassimilé par la pousse des arbres. En l'utilisant dans les mélanges de charbon métallurgique, on pourrait réduire de façon importante l’incidence sur le climat. « À court ou à moyen terme, on peut envisager une réduction de 15 % de la quantité des gaz à effet de serre produits par la consommation de coke », affirme M. Kirby.

L'équipe de M. Kirby déterminera combien on peut ajouter de biomasse dans les mélanges de charbon sans porter atteinte à la qualité du coke, qui doit être maintenue à un certain niveau pour faire fonctionner les hauts fourneaux.

Encourager les investissements et commercialiser le charbon canadien

Photo de morceaux de coke

Pendant le processus de fabrication de fer et d'acier, des morceaux de coke sont chargés dans le haut fourneau.

Les chercheurs recueilleront aussi des données détaillées sur la qualité du coke produit par les FCRE. Les FCRE n'étant pas encore disponibles pour les fabricants de coke et de charbon métallurgique en Amérique du Nord, ces données aideront sans doute à valider la viabilité des FCRE. Si cette viabilité est démontrée, les risques associés aux investissements dans la construction des fours de calibre commercial seront amoindris et cela accélérera l'adoption des FCRE par l'industrie.

La recherche avantagera aussi les entreprises de charbon du Canada. « En raison de ses propriétés uniques, on a choisi de tester le charbon de la société Western Canadian Coal dans le four pilote », explique M. Kirby. « Non seulement, s'harmonise-t-il particulièrement bien lorsqu'il est mélangé avec la biomasse carbonisée, mais il augmente aussi le rendement des types de charbon de moindre qualité et de moindre coût. Si on démontre leur efficacité dans les FCRE, il est probable que leur valeur marchande soit augmentée, surtout si la demande augmente en raison des FCRE. »

Dans l'ensemble, l'installation du premier FCRE pilote au Canada vise à mettre en place une production plus propre de coke qui rejette moins de polluants et génère moins de gaz à effet de serre. En même temps, cette recherche offre à l'industrie canadienne du charbon une nouvelle occasion de commercialisation de charbon métallurgique.

Pour en savoir plus au sujet de la recherche de RNCan sur les combustibles fossiles plus propres, consultez la page Web du Ministère sur les combustibles fossiles propres.

Pour lire des articles similaires, voir Énergie propre.

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