Contribution de l'acier à l'économie circulaire

Contribution de l'acier à l'économie circulaire

Il existe deux types d'économies qui existent dans le monde. Ce sont (i) l'économie linéaire, (ii) l'économie circulaire. Une économie circulaire est une alternative à une économie linéaire traditionnelle dans laquelle les ressources sont utilisées le plus longtemps possible, en extraient le maximum de valeur pendant leur utilisation, puis récupèrent et régénèrent les produits et les matériaux à la fin de chaque durée de vie . Depuis la dernière révolution industrielle, la croissance économique est fortement couplée à la consommation de ressources primaires; les modèles d'économie circulaire tentent de découpler la croissance économique et l'utilisation des ressources, car il est reconnu que les modes de consommation mondiaux actuels ne sont pas durables. Une transition est en cours actuellement d'un système d'économie linéaire vers un système d'économie circulaire. L'acier étant omniprésent dans nos vies et au cœur de notre avenir durable, l'industrie sidérurgique fait partie intégrante de l'économie circulaire mondiale.

Au cours de son évolution et de sa diversification, l'économie industrielle n'a jamais dépassé une caractéristique fondamentale établie aux premiers jours de l'industrialisation. L'économie industrielle est basée sur un modèle linéaire de consommation des ressources qui suit un schéma «prendre-faire-disposer». Le modèle linéaire « prendre-faire-jeter » repose sur de grandes quantités de ressources et d'énergie facilement accessibles et, en tant que tel, est de plus en plus inadapté à la réalité dans laquelle il opère. Les organisations extraient des matériaux, les utilisent dans la production de produits, vendent les produits à des clients qui les jettent plus tard lorsque la vie des produits est terminée et ne sert plus leurs objectifs. C'est la norme dans le cas du concept d'économie linéaire (Fig 1), sans se soucier des externalités qui peuvent avoir lieu. De plus, ce comportement repose sur l'hypothèse que les ressources sont infinies et que l'apport externe est nécessaire pour soutenir la croissance économique.

Fig 1 Concept d'économie linéaire

Dans le concept d'économie linéaire, l'accent a été mis sur les améliorations de l'efficacité le long de cette ligne droite. Une plus grande efficacité se traduit par moins de matériaux et de ressources nécessaires, ce qui entraîne à son tour moins d'externalités par unité produite. Cependant, travailler uniquement vers l'efficacité, c'est-à-dire vers une réduction des ressources et de l'énergie fossile consommées par unité de production manufacturière, ne modifie pas la nature finie du stock de ressources mais ne peut que retarder l'inévitable. Un changement de tout le système d'exploitation semble nécessaire.

Cependant, l'état d'esprit change lentement maintenant. La dépendance au concept d'économie linéaire s'affaiblit à la suite de puissantes tendances perturbatrices qui vont façonner l'économie pour les années à venir. Ces tendances sont (i) la rareté des ressources et des normes environnementales plus strictes sont là pour rester, (ii) la possession de la technologie de l'information qui permet le changement, et (iii) le témoignage d'un changement généralisé dans le comportement des consommateurs.

Le concept d'économie circulaire est une réaction à l'approche linéaire. Cela vient de la compréhension que les ressources de notre planète ne sont pas infinies et que la croissance et la valeur peuvent être créées sans l'apport de matériaux vierges externes. Au lieu de jeter des matériaux, de l'énergie et des produits en fin de vie, le concept d'économie circulaire vise à courber cette ligne droite, reconnectant la fin avec le début, dans le but de former une boucle fermée. Ce concept n'est pas nouveau, mais c'est quelque chose qui a été oublié à mesure que les gens deviennent plus riches et que les organisations tirent profit du fait que les gens doivent acheter de nouveaux produits mis à jour. L'économie circulaire vise à reconstituer le capital, qu'il soit financier, manufacturier, humain, social ou naturel. Cette approche améliore la circulation des biens et des services.

Le concept d'économie circulaire a des origines profondes et ne peut remonter à une seule date ou à un seul auteur. Ses applications pratiques aux systèmes économiques modernes et aux processus industriels ont cependant pris de l'ampleur depuis la fin des années 1970 grâce aux efforts d'un petit nombre d'universitaires, de leaders d'opinion et d'entreprises. Le concept général a été affiné et développé par plusieurs écoles de pensée telles que (i) la conception régénérative, (ii) l'économie de la performance, (iii) le cadre du berceau au berceau, (iv) l'écologie industrielle et (v) le biomimétisme qui repose sur trois principes clés de la nature comme modèle, de la nature comme mesure et de la nature comme mentor.

Une économie circulaire est un système industriel qui est restaurateur ou régénérateur par intention et par conception. Il est basé sur le principe selon lequel les produits ou les pièces sont réparés ou remanufacturés, réutilisés, retournés et recyclés. Il remplace le concept de « fin de vie » par la restauration, s'oriente vers l'utilisation d'énergies renouvelables, élimine l'utilisation de produits chimiques toxiques, qui nuisent à la réutilisation, et vise l'élimination des déchets grâce à la conception supérieure des matériaux, produits, systèmes , et, dans ce cadre, les modèles commerciaux. La figure 2 montre le concept d'économie circulaire.

Fig 2 Concept d'économie circulaire et hiérarchie de la gestion des déchets

L'essence de l'économie circulaire est de dissocier la création de valeur de la consommation de ressources naturelles finies et de remplacer le concept de fin de vie dans lequel les produits finissent naturellement comme des déchets. Avec un changement dans la conception des produits, les matériaux et les systèmes, ainsi qu'un changement du concept de propriété grâce à de nouveaux modèles commerciaux, les déchets peuvent être limités et finalement éliminés. Le principe sous-jacent le plus important pour y parvenir est peut-être le recyclage des matériaux, par lequel les matériaux sont réutilisés pour fabriquer de nouveaux produits au lieu d'être éliminés par incinération ou mis en décharge. Mais l'économie circulaire contient plus que le recyclage. La réalisation d'un système circulaire nécessite des changements fondamentaux pour soutenir pleinement le recyclage des matériaux, mais aussi pour maximiser la valeur du capital naturel. Cela implique un ensemble de nouvelles approches, à savoir (i) la recirculation des matériaux, (ii) l'efficacité des matériaux des produits et (iii) de nouveaux modèles commerciaux qui contribuent tous à une réduction de la demande de matériaux vierges, entraînant une moindre extraction des matières premières et une production avec réduire les émissions de dioxyde de carbone (CO2).

L'économie circulaire garantit le maintien de la valeur d'un produit lorsqu'il atteint la fin de sa durée de vie utile tout en réduisant ou en éliminant les déchets. Cette idée est fondamentale pour le concept de durabilité à trois niveaux, qui se concentre sur l'interaction entre les facteurs environnementaux, sociaux et économiques. Sans approche cycle de vie, il est impossible d'avoir une véritable économie circulaire.

Le concept d'économie circulaire repose sur quelques principes simples. Premièrement, à la base, une économie circulaire vise à « éliminer » les déchets. Les déchets n'existent pas dans ce concept. Les produits sont conçus et optimisés pour un cycle de démontage et de réutilisation. Ces cycles serrés de composants et de produits définissent l'économie circulaire et la distinguent de l'élimination et même du recyclage où de grandes quantités d'énergie et de main-d'œuvre sont perdues. Deuxièmement, la circularité introduit une différenciation stricte entre les composants consommables et durables d'un produit. Contrairement à aujourd'hui, les consommables de l'économie circulaire sont en grande partie constitués d'ingrédients biologiques «nutriments» qui sont au moins non toxiques et peut-être même bénéfiques, et peuvent être renvoyés en toute sécurité dans la biosphère soit directement, soit dans une cascade d'utilisations consécutives. Les biens durables, tels que les moteurs ou les ordinateurs, en revanche, sont constitués de nutriments techniques inadaptés à la biosphère, comme les métaux et la plupart des plastiques. Ceux-ci sont conçus dès le départ pour être réutilisés. Troisièmement, l'énergie nécessaire pour alimenter ce cycle doit être renouvelable par nature, là encore pour réduire la dépendance aux ressources et augmenter la résilience du système (par exemple, aux chocs pétroliers).

Au sein de l'économie circulaire, les références en fin de vie des produits de construction sont importantes. Aussi, il est important de comprendre la différence entre la réutilisation et le recyclage. Ceci est particulièrement important dans le cas du terme recyclage qui a une définition vague dans le langage général mais une définition plus spécifique dans le cadre de la gestion des déchets et de l'économie circulaire. Le recyclage est le processus de conversion des déchets en nouveaux matériaux et produits, qui peuvent être identiques ou différents du matériau ou du produit d'origine. Normalement, le processus de recyclage nécessite de l'énergie. Le recyclage peut être un recyclage en boucle vraie ou fermée ou un cycle descendant. D'autre part, la réutilisation est l'utilisation ultérieure d'un objet (dans sa forme originale) après sa première vie. Il peut être réutilisé, mais l'objet n'a que des modifications mineures, conservant une forme similaire (ou identique). Il est également important de faire la différence entre deux types de recyclage différents car le bénéfice pour l'environnement ou l'économie circulaire (normalement évalué à l'aide de l'analyse du cycle de vie) peut varier considérablement. Dans le "véritable recyclage ou recyclage en boucle fermée", les produits sont recyclés en produits ayant exactement les mêmes propriétés matérielles. Un exemple de véritable recyclage est le recyclage de l'acier par refusion. Dans le cas du « down cycling », le processus de « down cycling » consiste à convertir des matériaux en de nouveaux matériaux de moindre qualité et de fonctionnalité réduite. Des exemples de « cycle descendant » sont le concassage et le broyage de matériaux réfractaires pour produire du mortier réfractaire.

Le diagramme d'Ellen MacArthur (Fig 3) classe conceptuellement les options de gestion des déchets en fonction de ce qui est le mieux pour l'environnement. Il s'agit d'un concept central dans les cadres de la politique des déchets de l'Union européenne depuis de nombreuses années. La hiérarchie de la gestion des déchets sous ce concept est illustrée à la figure 2.

Fig 3 Diagramme d'Ellen MacArthur pour l'économie circulaire

Acier et économie circulaire

L'acier possède d'excellentes références en matière d'économie circulaire à la fois en tant que matériau solide, durable, polyvalent et recyclable et en tant que système d'ossature structurel, léger, flexible, adaptable et réutilisable. L'un des principaux avantages de l'acier est qu'il peut être conçu pour répondre aux exigences spécifiques de résistance, de durabilité et de recyclage en fin de vie de presque toutes les applications. La combinaison de la résistance, de la recyclabilité, de la disponibilité, de la polyvalence et de l'abordabilité rend cet acier unique.

Les recherches actuelles aboutissent à la production de nouveaux aciers encore plus résistants et plus légers que ceux disponibles aujourd'hui. Les éoliennes, indispensables à la production d'énergie éolienne propre, sont déjà 50 % plus légères qu'il y a dix ans. Pour une tour de 70 mètres, cela se traduit par une réduction de 200 tonnes d'émissions de CO2. Avec leur rapport résistance/poids plus élevé, les aciers les plus récents peuvent être utilisés pour fabriquer des sections de pylônes jusqu'à 30 mètres. Cela réduit les émissions pendant le transport et l'assemblage.

Des aciers de qualité supérieure sont également développés pour la construction. Ils permettent la construction de bâtiments plus grands et plus hauts de manière plus efficace et produisent le moins de déchets possible. L'utilisation d'aciers de qualité supérieure devrait réduire la quantité d'acier utilisée dans la construction. Les coûts de transport sont également réduits grâce aux composants en acier plus fins et donc plus légers. Ils raccourcissent également le temps nécessaire au traitement dans les usines et à la construction sur site, en grande partie en raison d'une réduction du nombre de soudures nécessaires. En utilisant ces aciers, il est possible de réduire le nombre de colonnes dans les structures des bâtiments et de les rendre plus minces. Cela se traduit par des zones plus grandes et offre des opportunités pour une meilleure conception et utilisation de l'espace. Les aciers de qualité supérieure permettent de développer des structures qui intègrent des mécanismes de dissipation pour absorber la majorité de l'énergie sismique générée par un tremblement de terre.

Une économie circulaire favorise une durée de vie plus longue des produits. Plus un produit dure longtemps, moins il faut de matières premières. La durabilité des produits contribue à réduire l'épuisement des matières premières. Maintenir les produits à leur utilité et à leur valeur maximales aussi longtemps que possible est un élément clé de l'économie circulaire. En termes simples, plus un produit dure longtemps, moins il faut de matières premières pour être sourcées et traitées et moins de déchets sont générés. Les produits en acier sont intrinsèquement durables, ce qui signifie non seulement qu'ils durent longtemps, mais aussi que plusieurs aciers peuvent être réutilisés après leur première vie.

L'acier facilite également sa propre longévité. Les bâtiments à ossature d'acier peuvent être facilement adaptés si la configuration de la structure doit être modifiée. Le bâtiment peut être démonté et reconstruit avec un minimum de perturbations pour les communautés locales et l'environnement. Des structures en acier extérieures solides et durables peuvent s'adapter à de multiples reconfigurations internes pour répondre à l'évolution des besoins. Les entrepôts ou les bâtiments industriels en acier peuvent être facilement convertis en espaces de vie ou de travail modernes. Cela prolonge la durée de vie utile du bâtiment (et la durée de vie de l'acier qu'il contient) pour économiser les ressources et réduire les coûts.

L'acier est un matériau polyvalent tant en termes de métallurgie/chimie qu'en tant que produit. C'est un matériau recyclable à l'infini. Les éléments structurels du produit sont durables, robustes et dimensionnellement stables et peuvent être boulonnés ensemble pour former des assemblages intrinsèquement démontables et réutilisables. Les structures en acier peuvent être facilement étendues et reconfigurées in situ. L'acier n'est pas un matériau unique. Il existe plusieurs nuances d'acier différentes, allant des aciers doux conventionnels aux aciers à haute résistance, en passant par les aciers avancés à haute résistance et les aciers spéciaux tels que les aciers inoxydables. Chaque nuance d'acier a des propriétés conçues pour son application spécifique. En fait, il existe plus de 3 500 compositions ou nuances d'acier différentes avec des propriétés physiques, chimiques et environnementales différentes. Si les différentes tailles et formes de produits sont ajoutées à cela, le chiffre de 3500 est augmenté plusieurs fois. Chaque variété d'acier est adaptée à des applications spécifiques dans des secteurs aussi divers que l'emballage, l'ingénierie, les produits blancs et jaunes, les véhicules et la construction. Environ 75 % des aciers modernes disponibles aujourd'hui ont été développés au cours des deux à trois dernières décennies. Si la tour Eiffel doit être reconstruite aujourd'hui, les besoins en acier ne représentent qu'un tiers de l'acier utilisé à l'origine (en 1889) en raison des améliorations de résistance et de qualité réalisées par l'industrie sidérurgique au cours du siècle dernier.

La polyvalence de l'acier favorise le recyclage puisque les déchets d'acier peuvent être mélangés, par le biais du processus de recyclage, pour produire différents types d'acier (différentes nuances et produits) qui répondent à l'évolution des demandes au fil du temps. Par exemple, l'acier des machines industrielles redondantes peut être recyclé dans des produits plus contemporains tels que des automobiles ou des appareils électroménagers qui, à leur tour, peuvent être recyclés dans de nouvelles applications, peut-être encore inconnues, à l'avenir.

L'allongement de la durée de vie des produits est un autre aspect clé de l'économie circulaire. En théorie, tout nouvel acier peut être fabriqué à partir d'acier recyclé. Cependant, cela n'est pratiquement pas réalisable en raison de la longue durée de vie des produits en acier, compte tenu de la résistance et de la durabilité de l'acier. Environ 75 % des produits en acier jamais fabriqués sont encore utilisés aujourd'hui. Les bâtiments et autres structures en acier peuvent durer de 40 à 100 ans et plus si un entretien approprié est effectué.

La prolongation de la durée de vie des produits peut être obtenue en rendant les produits à la fois flexibles et adaptables au changement afin qu'ils puissent durer plus longtemps et qu'une plus grande valeur puisse être extraite des matériaux et des ressources utilisés pour les produire. Le rythme du changement dans tous les domaines de la vie n'a jamais été aussi rapide. L'évolution des modèles de travail, les nouveaux services de construction et les nouvelles technologies de l'information, l'évolution démographique et la nouvelle législation imposent tous des exigences nouvelles et différentes aux produits sidérurgiques. Les produits durables doivent être flexibles pour changer d'utilisation et adaptables aux besoins et exigences futurs, qu'ils soient réglementaires ou axés sur le marché.

Les gros composants lourds en acier de construction doivent être planifiés pour la gestion de leur fin de vie. Cependant, la ferraille d'acier ayant de la valeur, l'incitation à récupérer et à recycler ces composants est élevée et plus rentable que de payer pour qu'ils soient placés dans des sites d'enfouissement.

Dans une économie circulaire bien structurée, l'acier présente des avantages compétitifs significatifs par rapport aux matériaux concurrents. Quatre mots clés qui définissent ces avantages sont (i) réduire, (ii) réutiliser, (iii) reconditionner et (iv) recycler, comme le montre la figure 2.

Réduire signifie réduire le poids des produits, et donc la quantité de matière utilisée. C'est une clé importante de l'économie circulaire. Grâce à des investissements dans la recherche, la technologie et une bonne planification, les producteurs d'acier ont considérablement réduit la quantité de matières premières et d'énergie nécessaires à la fabrication de l'acier au cours des 50 à 60 dernières années. En outre, les producteurs d'acier encouragent et développent activement l'utilisation de nuances d'acier à haute résistance et avancées à haute résistance pour plusieurs applications. Ces nuances contribuent à la légèreté des applications allant des éoliennes aux automobiles en passant par les panneaux de construction. Pour cette raison, moins d'acier est nécessaire pour fournir la même résistance et la même fonctionnalité.

Les caractéristiques de réutilisation de l'acier sont dues à sa durabilité. L'acier peut être réutilisé ou reconverti de nombreuses façons, avec ou sans remise à neuf. Cela se produit déjà avec les composants automobiles, les bâtiments, les rails et de nombreuses autres applications. La réutilisation de l'acier ne se limite pas à son application d'origine. Il remonte à l'Antiquité où les épées étaient transformées en socs de charrue. La réutilisation se fait normalement dans les domaines où cela est techniquement possible sans réduire la sécurité, les propriétés mécaniques et/ou les garanties. Le taux de réutilisation va augmenter à mesure que l'éco-conception, la conception pour la réutilisation et le recyclage et l'efficacité des ressources deviennent plus populaires.

La réutilisation est avantageuse car peu ou pas d'énergie est nécessaire pour le retraitement. La durabilité de l'acier garantit plusieurs produits qui peuvent être partiellement ou totalement réutilisés en fin de vie. Cela peut prolonger considérablement le cycle de vie du produit en acier. Cependant, la conception initiale basée sur la réflexion sur le cycle de vie est essentielle pour que la réutilisation réussisse.

L'industrie de la construction a été l'une des premières à adopter la réutilisation des composants en acier tels que les poutres structurelles, les toitures et les éléments muraux. De plus en plus, ces éléments sont conçus pour être réutilisés. Bien que l'acier d'armature soit actuellement recyclé plutôt que réutilisé, il existe des possibilités de créer des éléments modulaires en béton armé tels que des dalles de plancher standard.

La réutilisation par réutilisation implique un système de collecte et de retraitement spécialement conçu pour rendre le produit apte à une nouvelle application. La quantité d'énergie et de ressources nécessaires pour les applications de réutilisation peut être considérablement inférieure à la production d'une nouvelle application à partir de matières premières. Par exemple, les tôles d'acier utilisées pour construire des navires peuvent être re-laminées et utilisées dans la construction de nouveaux navires. Le seul intrant est l'énergie nécessaire pour réchauffer, relaminer et transporter l'acier.

La remise à neuf de plusieurs produits en acier peut être effectuée. Une large gamme de produits sidérurgiques est déjà remanufacturée. Ils comprennent les machines-outils, les moteurs électriques, les transmissions automatiques, le mobilier de bureau, les appareils électroménagers, les moteurs automobiles et les éoliennes. La refabrication pour la réutilisation est effectuée pour tirer parti de la durabilité des composants en acier. La refabrication restaure les produits usagés durables à l'état neuf. Elle diffère de la réparation, qui est un processus limité à rendre le produit opérationnel, par opposition à un démontage et une restauration approfondis avec l'inclusion éventuelle de nouvelles pièces.

La remise à neuf restaure les produits usagés durables à l'état neuf. Cela implique le démontage d'un produit, au cours duquel chaque composant est soigneusement nettoyé, examiné pour détecter les dommages et soit reconditionné selon les spécifications de fabrication d'équipement d'origine (OEM) ou remplacé par une nouvelle pièce. Le produit est ensuite remonté et testé pour garantir son bon fonctionnement. Ce processus diffère de la réparation qui se limite à rendre le produit opérationnel par opposition à une restauration complète. De plus, en concevant des produits en acier pour la réutilisation ou la remise à neuf, encore plus de ressources peuvent être conservées.

Le recyclage de l'acier est pratiqué dans l'industrie sidérurgique depuis la fabrication de l'acier. Elle garantit que la valeur des matières premières investies dans la sidérurgie perdure bien au-delà de la fin de vie d'un produit sidérurgique et que l'acier reste une ressource permanente pour la société. Tous les produits en acier sont intrinsèquement recyclables et les éléments en acier de construction sont également intrinsèquement réutilisables. De plus, l'acier est 100 % recyclable et peut être recyclé indéfiniment pour créer de nouveaux produits en acier dans une boucle de matériaux fermée. L'acier recyclé conserve les propriétés inhérentes à l'acier d'origine. La valeur élevée de la ferraille assure la viabilité économique du recyclage. De ce fait, l'acier est aujourd'hui le matériau le plus recyclé.

Les deux principales matières premières pour la fabrication de l'acier sont le minerai de fer, l'un des éléments les plus abondants de la Terre, et l'acier recyclé (ferraille). Une fois l'acier produit (à partir de minerai de fer), il devient une ressource permanente pour la société, à condition d'être récupéré à la fin de chaque cycle de vie du produit, car il est 100 % recyclable sans perte de qualité.

La propriété magnétique de l'acier assure sa récupération peu coûteuse et facile pour le recyclage. Grâce à la séparation magnétique, les déchets d'acier des produits post-consommation peuvent être facilement récupérés à partir de presque tous les flux de déchets. Une revue mondiale de l'acier a montré que les taux de récupération pour différents secteurs vont de 50 % pour les petits appareils électriques et domestiques à plus de 90 % pour les machines. Des niveaux allant jusqu'à 98 % pour l'acier de construction dans les bâtiments commerciaux et industriels sont atteints.

L'acier est le matériau le plus recyclé au monde. Environ 650 millions de tonnes de déchets pré-consommation et post-consommation sont recyclés chaque année, ce qui permet de réaliser d'importantes économies d'énergie et de matières premières. Tous les déchets provenant de la production d'acier et du traitement en aval (souvent appelés déchets pré-consommation) sont collectés et recyclés directement dans les processus de production d'acier. Le contenu recyclé de tout produit sidérurgique peut aller de 5 % à 100 %. Plus de 23 milliards de tonnes de ferraille ont été recyclées depuis le début de la production d'acier.

L'utilisation du terme « recyclage » doit être clarifiée. Tous les types d'acier peuvent être recyclés en acier neuf de différentes qualités, en conservant ses propriétés matérielles inhérentes. Ainsi, les déchets d'acier provenant de produits sidérurgiques de moindre valeur peuvent également être convertis en aciers de grande valeur en utilisant un traitement et une métallurgie appropriés. Pour les autres matériaux, cela n'est généralement pas possible. En effet, la qualité des matériaux recyclés est fréquemment déclassée ou décyclée, comme dans le cas du béton, du bois et de l'aluminium.

Le recyclage est important dans l'économie circulaire car il préserve des ressources précieuses. Outre les efforts de l'industrie sidérurgique pour augmenter les taux de récupération, il existe également des initiatives, en collaboration avec d'autres industries métallurgiques et instituts de recherche, pour identifier les pertes tout au long du cycle de vie des produits. L'objectif est de minimiser ces pertes et d'améliorer encore le taux de recyclage de l'acier et d'autres matériaux.

L'industrie sidérurgique continue d'intégrer davantage ces avantages dans ses opérations afin de mettre en évidence les avantages de l'acier pour ceux qui prennent des décisions sur les choix de matériaux. La coopération de l'ensemble de la chaîne de production est essentielle pour garantir que les produits réutilisés ou remanufacturés ont les mêmes propriétés que les aciers neufs. En outre, pour contribuer davantage à l'économie circulaire, un certain nombre de domaines clés sur lesquels l'industrie sidérurgique doit se concentrer incluent les questions suivantes.

• L'eau utilisée dans le processus de production doit être restituée à la société dans le même état ou dans un meilleur état qu'elle a été reçue, et les émissions dans l'atmosphère doivent être minimisées autant que possible.
• En ce qui concerne les matières premières consommées, telles que le charbon à coke et le minerai de fer, le strict respect de la durabilité est impossible car les matières premières, une fois consommées, ne peuvent manifestement pas être remplacées et, par conséquent, réduisent la capacité des générations futures à produire de l'acier de la même manière. chemin comme aujourd'hui. Ce défi peut être surmonté par la construction de la réutilisation, de la remise à neuf et du recyclage, pour concevoir des produits faciles à réutiliser et pour recycler autant d'acier des produits en fin de vie que possible pour fabriquer de nouveaux produits en acier. Il est clair que cela nécessite qu'à terme, des quantités suffisantes d'acier réutilisable et recyclable soient disponibles pour satisfaire la demande d'acier du marché. En outre, le concept d'approvisionnement responsable doit être approfondi, en tenant compte de l'approvisionnement en matériaux dans la chaîne d'approvisionnement.
• Les émissions dans l'atmosphère (par exemple, le CO2 et d'autres gaz à effet de serre) peuvent être réduites en veillant à ce que l'application d'acier entraîne une réduction des émissions pendant la phase d'utilisation du produit. Cela peut être fait en utilisant, par exemple, des aciers à haute résistance ou des aciers plus efficaces utilisés dans les moteurs.
• De nombreux matériaux concurrents ont des propriétés "légères" (plus précisément des matériaux à faible densité) et peuvent contribuer à réduire les émissions de produits à forte consommation d'énergie lors de la phase d'utilisation. Cependant, ces matériaux sont souvent beaucoup plus gourmands en énergie et en CO2 à produire que les produits en acier, annulant les avantages de la phase d'utilisation qu'offrent ces matériaux alternatifs. 

Réflexion sur le cycle de vie

L'acier est omniprésent dans la vie des gens aujourd'hui et est au cœur d'un avenir durable. L'industrie sidérurgique fait partie intégrante de l'économie circulaire mondiale. L'économie circulaire favorise le zéro déchet, réduit la quantité de matériaux utilisés et encourage la réutilisation et le recyclage des matériaux, autant d'avantages fondamentaux de l'utilisation de l'acier. Une approche du cycle de vie est très importante pour assurer une véritable durabilité.

Normalement, des politiques sont actuellement élaborées sur les lieux qui n'affectent que la «phase d'utilisation» de la vie d'un produit, par exemple la consommation d'énergie pour un réfrigérateur ou les émissions de CO2 lors de la conduite d'une automobile. Cette focalisation sur la « phase d'utilisation » peut conduire à l'utilisation de matériaux alternatifs plus coûteux à faible densité, mais qui ont généralement une charge environnementale plus élevée lorsque l'ensemble du cycle de vie est pris en compte. Cette limitation de la phase d'utilisation ne peut pas continuer. La réflexion sur le cycle de vie (LCT) est nécessaire pour toutes les décisions de fabrication.

Chaque produit vendu et acheté a un cycle de vie. Chaque produit est fabriqué, utilisé, puis peut être réutilisé, recyclé ou éliminé à la fin de sa durée de vie utile. De plus, l'acier qui entre dans le flux de déchets peut être facilement séparé et collecté des autres matériaux pour être recyclé, grâce à l'utilisation d'aimants. LCT est un terme utilisé pour décrire la pensée holistique nécessaire à la résolution durable des problèmes de la société. Il faut tenir compte des matières premières utilisées, de la consommation d'énergie, des déchets et des émissions d'un produit à chaque phase de sa vie. Cela commence par la conception et se termine au point où le produit atteint la fin de sa durée de vie utile. Dans le LCT, il est prévu qu'un produit bien conçu contenant de l'acier soit soumis à la réutilisation ou au recyclage de ses composants en fin de vie.

Ce n'est qu'en calculant les ressources et l'énergie utilisées, ainsi que les déchets et les émissions produits à chaque étape de ce parcours, que le véritable impact environnemental d'un produit peut être défini. Cela permet également d'identifier où sa durabilité environnementale à long terme peut être améliorée. Par exemple, la faible augmentation de la consommation d'énergie ou l'ajout d'éléments d'alliage nécessaires à la production d'aciers à haute résistance est plusieurs fois compensée lorsque l'on considère le cycle de vie du produit. L'utilisation de ces aciers à haute résistance signifie que les produits peuvent être plus légers et donc fréquemment économiser de l'énergie pendant la phase d'utilisation de leur vie, par exemple, lorsqu'ils sont appliqués au secteur automobile, ils permettent une économie de carburant, et sur l'ensemble du cycle de vie du produit, moins l'énergie est utilisée.

Il y a une autre raison pour laquelle la réflexion sur le cycle de vie est très importante. En connaissant l'impact réel de chaque étape de la vie d'un produit, les meilleures décisions peuvent être prises sur les matériaux à utiliser. Par exemple, en plus des aciers à haute résistance, des matériaux à faible densité tels que l'aluminium, la fibre de carbone, le magnésium ou les plastiques sont parfois utilisés pour alléger les applications. À première vue, ces matériaux pèsent moins ou, plus précisément, ont une densité inférieure à l'acier et de ce fait peuvent apparaître comme des alternatives intéressantes. Cependant, lorsque le cycle de vie total du matériau est pris en compte, l'acier reste compétitif, en raison de sa résistance, de sa durabilité, de sa recyclabilité, de sa polyvalence et de son coût. La comparaison des émissions de CO2 de ces matériaux est illustrée à la Fig 4. De plus, à la fin de la durée de vie du produit, ces matériaux peuvent devoir être envoyés à la décharge car il n'existe aucun moyen économique de recycler ou de réutiliser le matériau. Alternativement, ils peuvent être recyclés en un produit de qualité inférieure. Il est important que ces informations soient connues avant que des décisions matérielles clés ne soient prises. L'ensemble du cycle de vie, de l'extraction des matières premières au recyclage ou à l'élimination en fin de vie, doit être pris en compte.

Fig 4 Comparaison des émissions de CO2

Une approche du cycle de vie doit être considérée dans le cadre du concept d'économie circulaire pour créer un monde plus efficace dans l'utilisation des ressources, en se concentrant sur la minimisation des déchets. L'industrie sidérurgique fait de la minimisation des déchets depuis longtemps pour des raisons économiques. L'économie circulaire favorise le zéro déchet, réduit la quantité de matériaux utilisés et encourage la réutilisation et le recyclage des matériaux, autant d'avantages fondamentaux de l'utilisation de l'acier. Une approche du cycle de vie est très importante pour assurer une véritable durabilité.

Sous-produits de l'acier

L'efficacité des matériaux fait partie intégrante du processus de fabrication de l'acier moderne. L'objectif est d'utiliser toutes les matières premières à leur pleine capacité et d'éliminer les déchets de la fabrication de l'acier. Cette approche comprend une symbiose industrielle dans laquelle presque tous les sous-produits formés lors de la fabrication de l'acier sont utilisés dans de nouveaux produits. Cela minimise la quantité de déchets envoyés à la décharge, réduit les émissions et préserve les matières premières.

Comme pour tous les processus de fabrication à grande échelle, la production de fer et d'acier génère des sous-produits. On average the production of 1 ton of steel results in 200 kg (scrap-electric arc furnace route) to 400 kg (blast furnace- basic oxygen furnace route) of by-products. The main by-products produced during iron and steel production are slags (90 %), dusts and sludges. The worldwide average recovery rate for slag varies from over 80 % for steelmaking slag to nearly 100 % for ironmaking slag. Slag is used to make a range of products including cement, fertilizers, and asphalt. Process gases from ironmaking and steelmaking are typically used within the steelmaking plant, replacing steam and electricity, or exported to the local grid. Other by-products such as dust are reclaimed for their high metallic content. The generation of the by-products and their uses are shown in Fig 5.

Fig 5 By-product generation and their uses

In order to achieve better results, over the last few years, several initiatives and activities have been undertaken in order to apply new approaches and techniques aiming at by-product management in iron and steel plants for increasing their recycling. For example, the internal recycling of some of the by-products in the sintering and pelletization processes for achieving high quality of sinter and pellets while simultaneously reducing the environmental impacts and operating costs. In addition, dust recovered from electric arc furnace gas treatment has been used for substituting clays in traditional brick manufacturing, for the purpose of energy savings, environmental impact reduction and possible economic benefits. Furthermore, simulation models development has allowed identifying the slag quality of basic oxygen furnace, electric arc furnace, and ladle furnace to be internally reused and to provide significant economic and environmental improvements, compared to the present slag use in the steel plants. However, there is still significant room for improvement for increasing the recovery rate of by-products, achieving environmental and economic benefits, also according to the principles of industrial symbiosis.