(Mars 2026) – Le début de l’année 2026 marque l’entrée en vigueur de la phase définitive du CBAM (Carbon Border Adjustment Mechanism), qui étend aux biens importés la logique de tarification du carbone déjà à la base du système européen d’échange de quotas d’émission (EU Emissions Trading System), jusqu’à présent limité à l’espace européen. Cette approche de gestion des émissions, en particulier des GES (Greenhouse Gas Emissions), souligne l’importance pour les secteurs hard-to-abate de trouver de nouvelles solutions visant la décarbonation. Dans cette perspective, les solutions qui valorisent les déchets de l’industrie, en les réutilisant de manière appropriée comme matière première, acquièrent également une importance fondamentale.
Dans le secteur de l’industrie céramique, où des efforts considérables ont déjà été réalisés pour réduire les émissions et améliorer la durabilité, les solutions innovantes pour la décarbonation du système productif actuel et pour la valorisation supplémentaire — déjà remarquable — de la circularité du secteur deviennent de plus en plus importantes.
C’est dans ce contexte qu’est né le projet CCS4CER : Carbon Capture Storage and CO₂ Mineralization for Ceramic Industry, financé par les fonds européens de la Région Émilie-Romagne PR-FESR 2021-2027, Axe 1 Recherche, Innovation et Compétitivité, Action 1.1.2 (www.ccs4cer.it). Le projet en est actuellement à sa troisième année d’activité et présente déjà des résultats concrets tant dans l’étude de solutions d’installation visant la capture du dioxyde de carbone que dans la valorisation du principal déchet industriel caractérisant aujourd’hui le secteur céramique et d’autres secteurs énergivores : la chaux usée provenant des filtres à manches utilisés pour la désacidification des fumées de cuisson issues des fours. Le projet, coordonné par le Centro Ceramico, repose sur la collaboration de laboratoires hautement spécialisés du réseau Haute Technologie de la Région Émilie-Romagne — CIRI-FRAME (Université de Bologne), LEAP (Politecnico di Milano) et Romagna Tech — ainsi que sur l’implication d’entreprises du district céramique (Ascot Gruppo Ceramiche, Panariagroup Industrie Ceramiche S.p.A. et SACMI Cooperativa Meccanici Imola S.C.).
Une campagne d’échantillonnage de chaux usées provenant de plusieurs entreprises céramiques a été réalisée et une caractérisation physico-chimique complète a été menée. La capacité de séquestration du CO₂ de ces déchets est liée à la quantité de Ca(OH)₂ qui n’a pas réagi présente dans les échantillons et varie sensiblement selon les protocoles d’abattement des gaz acides utilisés dans les différentes entreprises. La variabilité observée dans les échantillons analysés montre une capacité de séquestration du CO₂ relativement élevée, comprise entre 190 et 390 grammes de CO₂ par kilogramme de déchet.
Les matériaux échantillonnés avec une composition différente, ont été utilisés pour des essais de minéralisation du CO₂ dans des procédés humides (solide-liquide-gaz) de type batch et semi-continu à différentes échelles.
Au cours de l’étude, différentes conditions de réaction ont été explorées en modifiant la pression de fonctionnement, le flux et la composition du gaz contenant du CO₂, ainsi que la concentration de la suspension et le type de déchet spécifique. Les profils de réaction, obtenus par l’analyse en continu de la consommation de CO₂ dans le temps, ont permis d’étudier la cinétique du processus et de démontrer que les facteurs influençant le plus l’efficacité du processus de minéralisation des chaux usées en conditions humides sont le rapport liquide-solide, le flux de CO₂ et le temps. Les données obtenues ont également montré que l’élimination du CO₂ du flux gazeux par minéralisation de ce type de déchets est très efficace même dans des conditions modérées (basse température et basse pression) et avec une teneur diluée en CO₂.
Les essais réalisés jusqu’à présent montrent que la minéralisation réduit la libération de substances polluantes des chaux usées qui, dans les tests effectués, passent d’une classification de déchets spéciaux dangereux à celle de déchets non dangereux, avec des bénéfices considérables également en termes de mise en décharge.
La réutilisation de la chaux usée soumise à un processus de minéralisation dans les liants cimentaires a également été étudiée afin que le déchet d’un secteur industriel puisse devenir une ressource pour un autre. Le secteur du ciment est en effet engagé depuis longtemps dans la recherche de solutions visant à réduire la teneur en clinker et l’impact environnemental de ses produits. L’utilisation du matériau minéralisé a été étudiée à la fois comme filler pour remplacer le calcaire naturel (ciments Portland au calcaire) et comme composant d’une nouvelle classe de ciments à faible impact environnemental à base de calcaire et d’argile calcinée (LC3, Limestone Calcined Clay Cement). Les résultats des essais montrent que le comportement du produit minéralisé dans les mortiers cimentaires est comparable à celui du calcaire pur, tant en termes de performances mécaniques que de caractéristiques physico-chimiques, et peut même apporter des avantages en termes de performances dans les mortiers à base de LC3. Les essais confirment également la réduction de la libération en phase aqueuse de métaux lourds présents dans les chaux usées d’origine.
Pour évaluer les technologies de capture du CO₂ dans les fumées des procédés céramiques, des simulations ont été réalisées en utilisant des données industrielles et en considérant une usine produisant 10 000 m² de carreaux par jour (épaisseur 1 cm). Sans systèmes de capture, l’usine sélectionnée consomme 10,3 MWPCI de gaz naturel et émet 18 kt/an de CO₂. La décarbonation du processus productif est réalisée à l’aide de piles à combustible à carbonates fondus (MCFC), qui permettent à la fois l’élimination du CO₂ des fumées de l’installation céramique et la production d’électricité décarbonée, utile pour alimenter les systèmes de compression du CO₂ capturé. Fonctionnant à environ 600 °C, les MCFC peuvent être intégrées au processus, améliorant l’efficacité énergétique mais augmentant la complexité des installations. Les performances des piles à combustible ont été comparées à un procédé d’absorption chimique à base d’amines et à l’électrification des procédés remplaçant la combustion du gaz naturel. L’analyse technico-économique montre que la solution à solvants atteint un niveau de capture de 90 %, mais présente les coûts de décarbonation les plus élevés parmi les cas analysés en raison de facteurs d’échelle défavorables. Le système MCFC réduit les émissions de CO₂ de 84 % et porte la consommation de gaz naturel à 9,4 MWPCI. L’électrification atteint une décarbonation de 94 %, en n’émettant que le CO₂ des réactions de cuisson, mais nécessite des modifications importantes des installations et l’utilisation de 11,3 MWel. Les deux solutions entraînent une augmentation du coût de la tuile céramique de 0,7 à 1,2 €/m², soit une augmentation des coûts de production comprise entre 8 % et 22 %, selon la qualité du produit et les prix de l’énergie.
Auteurs : Riccardo Pascolo1, Elisa Franzoni1, Maria Chiara Bignozzi2, Annamaria Catalano3, Alessandro Allegri3, Stefania Albonetti3, Roberto Scaccabarozzi4, Letizia Cretarola5
1 Centro Ceramico, Sassuolo, Modène
2 Département de génie civil, chimique, environnemental et des matériaux, Bologne
3 CIRI-FRAME, Université de Bologne, Département de chimie industrielle, Bologne
4 Laboratoire Énergie et Environnement de Piacenza (LEAP), Piacenza
5 École polytechnique de Milan, Département Énergie, Milan
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