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11 / 03 / 2020 | 228 vues
Frédéric Homez / Membre
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Aciéries électriques : à la recherche de l’acier vert

Alors que la plupart des modèles industriels font face à leur nécessaire mutation pour la prise en compte des enjeux du développement durable, les plus grandes avancées pourraient venir d’une filière à la réputation pas vraiment écologique : la sidérurgie. Avec les aciéries électriques, la France pourrait rattraper son retard voire retrouver une position de choix dans la production d’acier. Encore faudrait-il qu’industriels et pouvoirs publics s’en donnent les moyens…
 

Dans un contexte de concurrence mondiale féroce, la sidérurgie doit s’adapter et le verdissement de la stratégie industrielle comme la modernisation des procédés de production représentent de véritables leviers de sa transformation. D’autant que le secteur traverse une nouvelle crise, plombé par des surcapacités, du sous-investissement et une faiblesse à l’export qui en font depuis plusieurs décennies « l’homme malade » de l’industrie.


Sa place incontournable en amont de plusieurs filières majeures comme la construction, les transports ou la mécanique (respectivement 43 %, 26 % et 16 % de ses débouchés) rendent cette mutation impérative. Certes, face à l'agressivité de la concurrence mondiale en termes de prix, de volumes, de capacités et de concentration, les acteurs de la filière ont su se transformer afin de rester dans la course : restructuration des aciers plats français qui détiennent maintenant une bonne position de marché, de transformation et de sécurisation des emplois du site de Florange, où 2 200 emplois ont été conservés grâce à l'innovation, aux investissements etc.


Si la filière des hauts-fourneaux en France s'est restructurée et est maintenant au meilleur niveau européen et mondial, cela n’a pas été sans mal. En 1954, les quatre plus grandes sociétés sidérurgiques françaises représentaient environ 50 % de la production nationale. En 2019, les usines du seul groupe ArcelorMittal ont produit près des deux tiers de l'acier français.
 

Actuellement, il ne reste que huit hauts-fourneaux actifs en France (contre 152 en 1954). Les conséquences sociales et économiques de ce déclin ont été lourdes pour les principaux bassins sidérurgiques français, à savoir le Grand Est et les Hauts-de-France. Ainsi, le nombre d'emplois dans la filière sidérurgique, qui s'est réduit de 20 % ces dix dernières années, continue de baisser, tandis que la reconversion des bassins pose de nombreux défis aux acteurs locaux. En revanche, les aciéries électriques françaises ont subi une succession de difficultés ayant entraîné des fermetures de sites et des arrêts définitifs de fours. Pourtant, même si elles ne pèsent que 30 % dans la production d’acier en France, elles pourraient bien concentrer l’essentiel des solutions à même d’assurer l’avenir de la filière.


« Essentiellement outil de production d’acier liquide, le four électrique (four à arc) est constitué d’une cuve en acier et d’électrodes en graphite qui transfèrent l’énergie électrique de l’alimentation à la charge contenue dans le four. La conception de l’aciérie doit permettre au four à arc d’atteindre sa production maximale, sans perte de temps dans les opérations annexes, avec un minimum de main d’œuvre », explique le secrétaire fédéral, Lionel Bellotti. Le premier four destiné à l’acier a fonctionné au début du XXe siècle mais la production industrielle n’a réellement débuté qu’après la première guerre mondiale. Le procédé a marqué une nouvelle étape dans la fabrication du fer et de l’acier en permettant la fabrication directe de métal à partir d’autres aciers recyclés. Peu rentables au départ, du fait du prix de l’électricité, ces installations se sont limitées à la production d’aciers spéciaux pendant plusieurs décennies.

 

  • En France, la production d'acier se fait aujourd'hui à près de 70 % à partir de minerai de fer à l'aide de procédés de réduction basés sur le carbone, dont la filière est donc fortement émettrice. D'après les chiffres communiqués par EUROFER, l'industrie sidérurgique est aujourd'hui au niveau mondial responsable de 7 % des émissions de gaz à effet de serre et de 31 % des émissions industrielles. L’acier en France émet 22,8 millions de tonnes de CO2 dont 21,4 millions de tonnes (94 %) pour les usines intégrées et 1,4 million de tonnes (6 %) seulement pour les 11 fours électriques qui produisent 31 % de l’acier français.
     

Dans un contexte où les enjeux climatiques sont un impératif reconnu par tous, le plan sur le climat du gouvernement et sa déclinaison dans la stratégie nationale bas-carbone fixent l'objectif de neutralité carbone à l'horizon 2050. Au lieu d’y voir une contrainte, l’impératif climatique est à considérer comme une opportunité pour la sidérurgie et les aciéries électriques pourraient jouer un rôle de premier plan dans le changement. Certes, la décarbonation de la production d'acier dans les hauts-fourneaux réduira très fortement leur émission à terme.
 

Mais la voie électrique offre bien plus d’avantages
 

Les aciéries électriques utilisent des aciers de récupération comme matière première. La taille réduite des installations nécessite un niveau d'investissement bien inférieur à celui d'une aciérie intégrée et offre un moindre coût d'exploitation. Elles présentent également de grands avantages logistiques : possibilité de déploiement au plus près des gisements et sites de stockage de ferrailles de récupération, des utilisateurs finaux et des ports d'expédition ; utilisation d’un volume plus faible de matière première ; une plus grande flexibilité en étant capables de changer de production plus rapidement ; adaptation aux aciers spéciaux et aux petits volumes ; réactivité opérationnelle ; des rejets de CO2 bien plus faibles que les hauts-fourneaux. Rien qu’aux États-Unis, le déclin de la filière des hauts-fourneaux (72 % de la production en 1980, 32 % aujourd'hui) a entraîné la diminution de 37 % depuis 1990 des émissions de gaz à effet de serre. Les conséquences de ces émissions sur le changement climatique n'est plus à démontrer mais il en est de même de leurs effets sur la santé des travailleurs et plus généralement sur la santé publique.


Un autre atout des aciéries électriques se trouve à la sortie du four. Au cœur de l’industrie, l’acier est un excellent éco-matériau, en phase avec le développement durable, présentant peu de contraintes environnementales dans son utilisation. Son utilisation ne consomme pas d’eau sur les chantiers et limite les déperditions énergétiques. Sa longévité assure aux bâtiments une durée de vie optimale et la déconstruction s’opère de manière bien plus propre que pour les ouvrages en béton. L’acier est même recyclable à 100 %. Indispensable aux économies modernes, il le sera plus encore pour construire tous les équipements nécessaires à la transition énergétique : une seule éolienne de 2 MW, pour ne citer que cet exemple, a besoin de 400 tonnes d’acier… Il faut également prendre en compte les nombreuses retombées qu’auraient des investissements massifs dans la recherche et le développement pour le reste de l’industrie pour voir que l’électrique n’offre pas seulement des réponses aux défis de la filière mais bien au-delà.
 

Les obstacles à lever


Cependant, plusieurs obstacles doivent être levés pour permettre l’évolution de la sidérurgie. En premier lieu, la filière électrique dépendant des ferrailles qui constituent sa matière première, la mise en place d’une véritable filière de recyclage est impérative pour fournir une matière première recyclée à un coût compétitif. « Pour le moment, une trop large part des ferrailles françaises part à l’export et revient en France sous forme de produit fini, faute de capacités de recyclage et de transformation. Une meilleure utilisation de ces ferrailles sur notre territoire pour fabriquer ces produits finis permettrait de remédier à cette incohérence », explique Lionel Bellotti. La France est l'un des plus grands exportateurs de ferrailles par manque d’utilisation locale. L’instauration d’une filière de recyclage sécuriserait ainsi les approvisionnements et prémunirait aussi les industriels contre la volatilité des prix des ferrailles. En favorisant un abaissement des coûts, une filière de recyclage reliée aux aciéries électriques rendrait la production de ces dernières plus compétitive face aux produits importés. Elle permettrait aussi de contribuer au verdissement de l’industrie par un nouveau biais.



À court terme, elle est pénalisée, car sa caractéristique essentielle (elle est faiblement émettrice de CO2) n'est pas « récompensée » par un prix du carbone à la hauteur des diminutions d'émissions de gaz carbonique qu'elle permet. Face à une taxe carbone qui, en Europe, ne s'applique pas aux importations, une modification de la fiscalité est urgente et les travaux menés à cet égard avec la Commission européenne devront donner des résultats concrets. « Ne faudrait-il pas mettre en place un système favorisant (sous réserve de contrôle) les entreprises vertueuses sur le plan environnemental au lieu de pénaliser celles qui sont à la peine, sachant qu’hors de l’Europe, d’autres pays s’affranchissent de ces considérations ? La transition écologique ne doit pas se faire contre l’industrie mais avec elle », analyse Lionel Bellotti.


La sidérurgie doit devenir un acteur du développement durable. Ce n’est qu’en se transformant et en étant capable de proposer des solutions en la matière qu’elle pourra retrouver sa compétitivité et son attractivité et ainsi regagner des parts de marché, préservant de ce fait emplois, compétences et installations industrielles. En outre, l’autonomie en la matière présente un caractère stratégique pour le France. Pas besoin de chercher plus loin pour trouver de quoi participer à la révolution verte du début à la fin du cycle, (enfin) contribuer à la mise en place d’un cercle industriel vertueux et permettre à la sidérurgie de devenir la figure de proue de la transition environnementale.


Des expérimentations mais peu d’ambition


La réduction des émissions liées à la production d'acier en hauts-fourneaux est indispensable à la décarbonation de la filière sidérurgique. Les obstacles ne manquent pas, d’autant que les hauts-fourneaux européens se caractérisent par leur vétusté (la quasi-totalité d'entre eux date d'il y a plus de cinquante ans) et que les capacités d'investissement dans le secteur sidérurgique sont limitées et concentrées entre les mains d’un très petit nombre d’acteurs. Pour autant, de nombreuses expérimentations ont été menées et d’autres le sont encore pour tenter de trouver un procédé efficace. Citons en France le projet ULCOS avec le captage du CO2 sur le haut-fourneau de Florange et un site de stockage dans la Meuse. Ce projet européen développé par un consortium européen visait une réduction d'au moins 50 % des émissions de dioxyde de carbone résultant de la production de l'acier d'ici 2050. Coût total du projet : 225 millions d’euros, dont 150 de fonds publics, sur six ans. Officiellement, son abandon en 2012 a eu pour cause première son « absence d'acceptation sociale », autrement dit le refus des populations voisines du projet. Le groupe ArcelorMittal a cependant pointé la dimension financière, affirmant que « techniquement et économiquement, Ulcos n'est pas viable aujourd'hui ». Le coût total, supérieur à 70 euros par tonne de CO2, est en effet à comparer au prix du CO2 sur le marché pour estimer la rentabilité d'un tel procédé : or, en 2013, la tonne de carbone valait environ 5 euros sur les marchés. Enfin, l’INERIS mettait en garde quant à un risque pour la santé et l’environnement. La captation demeure toutefois une piste d'innovation importante et reste au centre des programmes d'amélioration des hauts-fourneaux, avec par exemple un projet de stockage off-shore du CO2 en Mer du Nord.


Citons aussi Metafensch, une plate-forme de métallurgie financée par le programme d'investissements d'avenir (PIA) à hauteur de 20 millions d'euros sur quatre ans et associant des industriels comme Eramet, Ascometal ou Vallourec. Son objectif est de définir et de réaliser des projets de recherche collaborative visant à lever les verrous technologiques préalables à des projets industriels puis accompagner leur industrialisation. D’autres projets s’inscrivent davantage dans une rupture technologique. C’est le cas du programme européen Siderwin, basé sur l’électrolyse du minérai de fer, c’est-à-dire un procédé sans CO2, mené par douze partenaires européens qui travaillent sur cette technologie depuis plus de dix ans.

 

  • En Allemagne, le projet SALCOS de Salzgitter AG vise une réduction progressive du CO2 et, à long terme, une production d'acier pratiquement exempte de CO2. Le principe est d'utiliser de l'hydrogène comme agent réducteur, lequel produit de l’eau en lieu et place du CO2 dans l’opération. L’enjeu est également de parvenir à produire de l’hydrogène « vert », par électrolyse, en utilisant de l’électricité éolienne pour une empreinte carbone minimale. Les techniques actuellement utilisées émettent en effet beaucoup de CO2 : il faut 13 tonnes de CO2 pour produire 1 tonne de H2. Le fer ainsi obtenu devrait ensuite être fondu dans des fours électriques pour obtenir de l’acier ! Reste que la rentabilité du processus reste suspendu à l’amélioration du coût des énergies vertes, encore discutables pour le moment. À noter qu'en 2018, la France a, elle aussi, lancé un « plan de déploiement de l'hydrogène pour la transition énergétique », doté de 100 millions d'euros, pour atteindre une technologie compétitive d'hydrogène décarboné. Avec un objectif de 10 % d'hydrogène décarboné dans l'hydrogène industriel d'ici 2023 et entre 20 et 40 % d'ici 2028, reste à savoir si la filière sidérurgique pourra y recourir ou non. En Allemagne toujours, ArcelorMittal a annoncé un projet d'utilisation d'hydrogène pur dans la fabrication de l'acier pour un coût de 65 millions d’euros.

 

  • Le projet suédois Hybrit, visant à décarboner l'ensemble du procédé de production de l'acier d'ici 2035, est encore dans sa phase d’essai. Là encore, énergie verte et hydrogène sont à la base du procédé. Le coût est pour le moment supérieur de 20 % à celui de l'acier classique utilisant du charbon à coke et seules les perspectives de relèvement du prix du carbone à moyen terme, combinées à la contraction du prix de l'électricité nécessaire à la production d'hydrogène, pourraient le rendre compétitif. Coût total du projet : 140 millions d’euros. L’Autriche elle aussi travaille sur l’utilisation de l’hydrogène et s’est lancée dans la construction à Linz de la plus grande usine pilote du monde de production d'hydrogène.
     

Les nouveaux procédés de production sur lesquels les chercheurs travaillent mettront de 15 à 25 ans à être opérationnels, à condition que les investissements soient à un niveau élevé, dixit la mission d’information sénatoriale sur l’avenir de la sidérurgie.


Selon les spécialistes du secteur, le développement des différents projets sur le territoire français représenterait un besoin en investissement de plusieurs centaines de millions d'euros d'ici 2030. Pour Eurofer, le coût global pour les projets en cours dans le secteur de la fabrication de l'acier jusqu'à l'échelle industrielle entre 2020 et 2034 avoisinerait les 11 milliards d'euros, bien loin des investissements tant publics que privés actuellement consentis… De plus, le développement de ces procédés se heurte également soit à un prix des quotas carbone trop bas, soit à des contraintes économiques ou technologiques qui ne permettent pas encore leur industrialisation. Avec l’évolution du système européen d’émissions des quotas pour la période 2021-2030, une augmentation mécanique du prix de la tonne de CO2 est à prévoir. Mais il y a urgence à agir. Face à cette impossible quadrature du cercle, si miser sur la filière électrique au détriment des hauts-fourneaux était la solution ? Pas sûr que les leaders de la sidérurgie, indien et chinois, souscrivent à l’analyse…


L’aciérie électrique, un modèle d’efficacité


Les années 1960 ont vu l’apparition de petites aciéries électriques refondant des ferrailles pour produire des ronds à béton à bas coût en Italie. C’est ce même modèle économique que l’Américain NUCOR a adopté à la même période, en développant le concept d'aciérie électrique compacte, la mini-mill. L’entreprise contourne les hauts-fourneaux en dédiant des fours électriques à la fusion de ferrailles de récupération. Si l’acier ainsi produit présente une qualité inférieure, il n’en trouve pas moins des applications dans le bâtiment et l’industrie. Tablant sur la mise au point d'aciers de plus en plus techniques sans renoncer à l'aciérie compacte, NUCOR est devenu le premier sidérurgiste américain en deux décennies, faisant disparaître les sidérurgistes positionnés sur les produits les moins techniques. En 2017, il a produit 30 % de tout l'acier américain, avec dix-huit aciéries électriques tout en alignant des performances remarquables : un recyclage massif, un souci de l'environnement, quatre fois moins de CO2 par tonne produite que ses concurrents et des dividendes redistribués durant 180 trimestres successifs depuis 1972. Son modèle économique est désormais imité par 43 entreprises sidérurgiques américaines produisant ensemble 37 % de l'acier américain avec profit, dont Steel Dynamics dont le chiffre d'affaires a été multiplié par 368 en vingt ans, passant de 32,2 millions de dollars en 1996 à 11,8 milliards en 2018. Qui dit mieux ?


Pour une entreprise sidérurgique intégrée, qui peut comprendre en amont de son haut-fourneau des installations de production de coke, des mines de fer, voire des moyens de transport ferroviaires, le coût moyen par tonne de capacité est de 1 100 dollars, alors que le coût d'un four électrique à arc par tonne de capacité n'est que de 300 dollars. Résultat, dans des pays comme les États-Unis, le parc d'aciéries intégrées est en fort déclin, alors que celui des mini-aciéries équipées de fours à arc électrique est en expansion constante, passant de moins de 50 % de la production nationale en 2000 à plus de 68 % en 2018, dans un contexte de concentrations et de montée des investissements étrangers, désormais majoritaires. Il ne restait en 2018, que trois entreprises (ArcelorMittal, US Steel et AK Steel) exploitant des hauts-fourneaux dans des aciéries intégrées sur neufs sites (dont une bonne partie est obsolète et fermera vraisemblablement dans les dix prochaines années) et aucun nouveau haut fourneau n'a été construit au cours de la décennie écoulée. La trajectoire a été la même en Europe, où cette filière représente aujourd’hui plus de la moitié de la production et où la France paraît à la traîne.


Au-delà de l’environnement


Les enjeux environnementaux ne sont pas les seuls auxquels la sidérurgie doit faire face. Au premier rang de ces derniers se trouve notamment la question de la lutte contre la concurrence déloyale et des surcapacités. En dix ans, la Chine est devenue le premier producteur mondial d'acier, en concentrant près de 50 % de la production. Elle est ainsi responsable de la moitié des surcapacités mondiales qui pénalisent les aciéristes européens, tirent les prix à la baisse et détruisent les marges en Europe. En 2016, sous l'impulsion de l'Union européenne et des États-Unis, le G20 a instauré un forum mondial sur les surcapacités dans le secteur de l'acier, le GFSEC, qui a permis d'obtenir des réductions de capacité de la Chine. Il faudra évidemment aller bien plus loin que ce premier pas. Autre problématique : les pratiques de dumping. Près de la moitié des cas d'anti-dumping ou d'anti-subvention traités à l'échelon européen relèvent du seul secteur de la sidérurgie. Les règles de concurrence loyale n’y sont pas toujours respectées et, là encore, seule une action au niveau européen permettra de changer la situation. « Attention, si la préoccupation environnementale est légitime et centrale, il ne faudrait pas que des entreprises profitent de la situation pour donner dans le chantage à la délocalisation afin de masquer leur absence de volonté d’investir », prévient cependant Lionel Bellotti.

 

Face aux nombreux besoins de la filière et aux défis qu’elle doit relever, une stratégie industrielle soutenue par les pouvoirs publics est plus que nécessaire. Si la BPI a été associé à quelques succès (notamment chez Constellium) et tente parfois de limiter la casse (comme dans le dossier Vallourec), ses moyens et ambitions demandent à être renforcés.

 

En plus d’être aux côtés des salariés et des acteurs industriels sur le terrain, notre organisation joue son rôle en participant à la réflexion et à la prise de décision au plus haut niveau, notamment au sein du Conseil national de l’industrie et de son comité stratégique de la filière mines et métallurgie, où siège le secrétaire fédéral Lionel Bellotti. Ce CSF a d’ailleurs lancé un groupe de travail pour dégager des scenarii de développement des différentes technologies de production de l'acier en France associant les industriels, les organisations syndicales et les administrations. Ses résultats sont impatiemment attendus par la filière, laquelle devra également répondre aux enjeux de la numérisation (avec le besoin de connexion à très haut débit pour permettre une véritable numérisation) et de la sécurisation des approvisionnements pour certaines matières premières, notamment pour les électroaimants qui sont au cœur des aciéries électriques.

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