Production de ciment : quels leviers pour la décarbonation ?

Le ciment conventionnel permet de produire les bétons d'aujourd'hui. Cette production est fortement émettrice de CO₂.

L'objectif de l'accord de Paris, adopté le 12 décembre 2015, a pour ambition de réduire les émissions de CO₂. Le calcul du coût associé à la réduction de chaque tonne de CO₂ permet d'estimer la facilité économique du processus par secteur : c'est le coût d'abattement.

France Stratégie publie en mai 2023 la sixième partie du rapport sur les coûts d'abattement, consacrée à la décarbonation du ciment.

Le ciment en France est utilisé pour deux tiers par le secteur du bâtiment et un tiers par les travaux publics.

La production de ciment est responsable de près de 3% des émissions françaises de CO₂ (10 millions de tonnes par an) et de 7,4% au niveau mondial. Depuis 1974, dans les pays déjà largement urbanisés, le secteur du ciment connaît une diminution tendancielle de ses volumes.

La principale source d'émissions de CO₂ dans la fabrication du ciment provient de la production de son principal élément, le clinker. Ces émissions sont ainsi réparties :

• émissions directes totales (820 kilogrammes de CO₂ par tonne de clinker produite) :
  • émissions dites "de procédé", par la décarbonation du carbonate de calcium (525 kilogrammes par tonne de clinker produite). Il s'agit de CO₂ "non énergétique", qui ne provient pas de la combustion d'une énergie fossile ;
  • émissions énergétiques, par le chauffage des matériaux (un tiers des émissions) ;
• consommation électrique du processus (60 kilogrammes de CO₂ par tonne de clinker produite).

Le ciment est extrêmement émissif au regard de son prix : 100 euros par tonne de ciment pour 6,5 kilogrammes de CO₂ par euro de matériau. Un baril de pétrole destiné à être brûlé présente un ratio identique quand il s'échange pour 73 euros.

L'intensité en CO₂ du ciment par unité monétaire de produit est similaire à celle des énergies fossiles.

Le rapport identifie plusieurs voies de décarbonation du secteur :

• des actions sur les besoins en ciment :
  • maîtrise des besoins en surfaces ;
  • évitement de la construction neuve ;
  • typologies de bâti plus sobres en matériaux de construction ;
  • modes constructifs alternatifs au béton (bois, pierre, brique…) ;
  • optimisation de la quantité de matériaux employés ;
• la décarbonation de la production :
  • incorporation aux ciments d'une part d'argiles calcinées, avec des émissions réduites (coût de la tonne de CO₂ évitée en calcul socioéconomique particulièrement faible au regard de la valeur de l'action pour le climat, de l'ordre de 25 euros) ;
  • production de clinker en y adjoignant la capture et le stockage géologique du CO₂ produit (coût de la tonne de CO₂ évitée de l'ordre de 135 à 215 euros en calcul socioéconomique, significatif mais "acceptable").