Zéro émission de CO2 d’ici 2050, tel est l’objectif ambitieux que s’est fixé l’UE pour lutter contre le changement climatique mondial. La forte concentration de CO2 est en fait aujourd’hui considérée comme la principale cause de ce déséquilibre. Les secteurs difficiles à réduire, tels que la construction, le ciment, l’acier, les industries chimiques et céramiques, qui représentent en Italie la force motrice de l’économie, sont donc appelés à répondre dès 2030 avec une réduction de 55 % des émissions de CO2 par rapport à 1990.

Dans ce contexte, l’industrie des carreaux céramiques est appelée à agir pour encourager la transition écologique et soutenir un développement de plus en plus durable. En 2021, l’Italie se classait au sixième rang mondial des fabricants de carreaux céramiques, avec une production d’environ 430 millions de mètres carrés. L’Émilie-Romagne notamment, avec le district de Modène et Reggio Emilia, concentre plus de 90 % de la production nationale. De plus, on estime qu’entre 2021 et 2025, le taux moyen annuel de la production mondiale de carreaux céramiques augmentera de 5 %.

Il est donc évident que le secteur doit s’efforcer de réduire davantage les émissions de CO2. La durabilité et l’économie circulaire sont les jalons à poser pour promouvoir des politiques de renouvellement visant à minimiser la consommation de matières premières, la production de déchets et les coûts d’élimination, tout en favorisant les technologies de récupération et de réutilisation.

C’est dans ce contexte qu’a été conçu le projet CCS4CER (Carbon Capture storage and CO2 mineralization for Ceramic Industry) financé par les fonds européens de la région Emilia-Romagne, PR-FESR 2021/2027, Axe 1 Recherche, Innovation et Compétitivité, Action 1.1.2. Ce projet vise à trouver la meilleure méthode pour capturer le CO2 produit par les usines céramiques et à tracer une nouvelle voie pour recycler les déchets actuellement inutilisés (p.ex. la chaux usée) via des processus de minéralisation.

Le projet CCS4CER, coordonné par le Centro Ceramico, bénéficie de la participation les laboratoires suivants du réseau de haute technologie de la région Émilie-Romagne : CIRI-FRAME Alma Mater Studiorum Université de Bologne, LEAP École polytechnique de Milan et Romagna Tech. Quelques entreprises de premier plan du district céramique – Ascot Gruppo Ceramiche, Panariagroup Industrie Ceramiche S.P.A. et SACMI Cooperativa Meccanici Imola S.C. – participent également au projet, bien que non financées.

La force de ce partenariat, au-delà de la présence des entreprises, réside dans la nature multidisciplinaire des partenaires participants. Le Centro Ceramico apporte ses compétences dans les domaines des processus, de la caractérisation des matières premières, des produits finis et des résidus. Il est également très expérimenté dans le transfert de technologie. Le CIRI FRAME développe l’optimisation des procédés de minéralisation à l’échelle du laboratoire et le LEAP partage son expérience consolidée dans le domaine énergie-environnement pour la modélisation des systèmes de captage. La diffusion des résultats sera confiée à Romagna Tech.

Avec la signature de l’accord (15 février 2024) et les premières réunions entre partenaires, les activités ont commencé, divisées en six lots de travaux pour une durée globale de trente mois.

La première phase prévoit d’analyser le contexte dans le secteur des carreaux céramiques, en identifiant et en caractérisant les déchets céramiques les plus adaptés au processus de minéralisation et qui sont fournis par les entreprises partenaires et d’autres fabricants. Une attention particulière sera accordée à la chaux usée provenant de la réduction des fumées. On sait que la production de carreaux céramiques recycle presque tous les déchets crus et/ou cuits produits dans le processus de production, mais la chaux usée générée par le traitement d’épuration des émissions gazeuses est aujourd’hui éliminée dans les décharges comme déchet dangereux. On estime qu’environ 365 000 tonnes de chaux usée provenant de la production italienne de carreaux ont été éliminées en 2020.

Cette chaux peut être transformée en CaCO₃ par une réaction de minéralisation avec du CO2 (qui pourra à l’avenir, on l’espère, être directement recyclée à partir du captage dans la même usine). Ce processus sera étudié et optimisé en évaluant les meilleures conditions opératoires en phase gazeuse et liquide. Les matériaux obtenus – CaCO3, CaF2 et CaSO4 CaCO3, CaF2 et CaSO4 – seront ensuite testés en tant que nouvelles matières premières pour le secteur de la construction (mortiers neutres en carbone et/ou éco-ciments). Les technologies de décarbonation les plus appropriées disponibles sur le marché aujourd’hui en matière de coûts énergétiques et environnementaux et d’applicabilité au processus de production de céramique seront également évaluées.

Il s’agira ensuite de travailler pour atteindre les objectifs suivants : (I) réduction des émissions de CO2 grâce à leur capture, (II) transformation des déchets, même dangereux, en produits principalement à base de carbonate via la minéralisation du CO2, (III) utilisation des produits obtenus comme matières premières secondaires à un faible impact environnemental dans le secteur de la construction.

Les résultats attendus visent donc à répondre à la demande européenne d’un chemin vers la neutralité climatique, fondamentale pour la compétitivité à long terme de l’industrie italienne qui, depuis des années, se distingue dans le monde comme exemple vertueux d’innovation technologique et de durabilité environnementale.

Auteurs: Valentina Scognamiglio(1), Maria Chiara Bignozzi(1), Stefania Albonetti(2), Maurizio Spinelli(3), Laura Saragoni(4)

1 Centro Ceramico, Sassuolo (MO), Italie
2 Dip. Chimica Industriale “Toso Montanari”, Bologna (BO), Italie
3 Politecnico di Milano, Energy Department, Milano (MI), Italie
4 Romagna Tech, Faenza (RA), Italie