Les installations grimpant à 15 mètres de hauteur font lever la tête à l’entrée du vaste hangar. Des échafaudages accueillent des opérateurs sur plusieurs niveaux, des broyeurs et des fours occupent les étages les plus bas, tandis que des séparateurs de matière surplombent le tout. D’épais tubes et conduits transportent matière, gaz et chaleur dans ces machines dont le fonctionnement en circuit fermé explique la propreté de ce lieu pourtant consacré au broyage de minéraux et à la fabrication de ciment.
À vingt minutes au sud de Lille, à Noyelles-lès-Seclin (Nord), le centre de démonstration de Fives FCB permet aux cimentiers de tester sur des installations pilotes les technologies développées par l’ingénieriste, «les plus performantes du marché», lance d’emblée Yan Huerre, le directeur commercial.
Le ciment, c'est 7% des émissions mondiales de CO2
Les stars du hangar sont le broyeur Horomill, le calcinateur d’argile Flash Calciner et le concasseur Rhodax. Des machines créées dans les années 1980 et 1990 qui réduisent l’empreinte environnementale de la production de ciment, mais dont le surcoût a limité le déploiement. Jusqu’ici. «Depuis quelque temps, les clients se multiplient et nous n’avons plus besoin de prospecter. L’activité du site en termes d’heures d’essais réalisées a doublé par rapport à 2019», s’enthousiasme Yan Huerre.
Pascal Guittet À l’intérieur de l’Horomill, un galet écrase une matière stabilisée : le «cru» avant cuisson, le clinker ou tout ajout pour préparer le ciment.
Et pour cause : l’industrie cimentière est à elle seule responsable de 7% des émissions mondiales de CO2. L’urgence climatique pèse de plus en plus sur le secteur, qui voit aussi s’envoler le prix de la tonne de CO2 (près de 80 euros en décembre 2022). La filière doit se transformer et repenser son outil de production. «La plupart des grands groupes cimentiers visent 400 à 550 kg de CO2 par tonne de ciment d’ici à 2030, contre 600 à 750 kg aujourd’hui. Les enjeux de réduction de CO2 sont maintenant au cœur de nos discussions avec nos clients sur leurs prochains investissements», assène Yan Huerre.
Un nouveau procédé de broyage
Le broyage est un procédé que Fives a complètement revisité. «La technologie Horomill offre des performances uniques en termes d’efficacité énergétique, de flexibilité, d’absence de consommation d’eau et de qualité du produit fini», énumère le directeur commercial. Le broyage intervient dès le début du process : il faut réduire en poudre fine les matières premières du ciment – principalement du calcaire concassé et pré-homogénéisé – pour former le «cru». Cuit à 1450°C, ce cru donne le clinker, le composant essentiel du ciment. Une deuxième étape de broyage intervient sur ce clinker, auquel ont été ajoutés du gypse et d’autres composés (laitier de hauts-fourneaux, cendres volantes, pouzzolane...).
Avec ses formes arrondies et ses couleurs violet et blanc, le broyeur Horomill fonctionne par application d’une contrainte de compression sur un lit de matière. Il se distingue notamment par la rotation rapide de sa piste de broyage. La force centrifuge induite stabilise la couche de matière qu’un galet vient écraser. Dans un broyeur vertical classique, c’est l’utilisation d’eau qui apporte cette stabilité. Ici, elle est due à la rotation, qui permet également un broyage plus fin et, par conséquent, une meilleure réactivité du clinker, dont on peut réduire la teneur de 5% dans le ciment.
Pascal Guittet Broyée, puis séchée en suspension, la matière arrive dans le séparateur, qui filtre et renvoie vers le broyeur les particules trop grosses.
«Grâce à son design unique consommant 20 à 50% d’énergie en moins que les autres solutions et optimisant le taux de clinker, l’Horomill diminue significativement les émissions de CO2 pour un produit final de meilleure qualité», affirme Yan Huerre. Le broyeur séduit de plus en plus les cimentiers, notamment au Mexique, où le «zero water» est un atout considérable. «Plus de 60 unités sont en opération à travers le monde», se réjouit le spécialiste.
Baisser la proportion de clinker
Reste que réduire drastiquement les émissions des cimentiers imposera de s’attaquer au clinker. Ce matériau, qui assure la résistance du ciment, résulte de la réaction de décarbonatation du calcaire, dont un coproduit est… le CO2. Cette réaction génère deux tiers des émissions liées à la fabrication du ciment. Baisser la part du clinker (qui grimpe jusqu’à 95% dans le ciment Portland, le ciment «classique») est donc dans tous les esprits. Une piste privilégiée consiste à le remplacer par de l’argile calcinée, appelée pouzzolane artificielle.Le ciment LC3 récemment mis au point l’utilise pour réduire jusqu’à 50% le taux de clinker.
Fives s’inscrit dans ce mouvement avec son Flash Calciner, un procédé d’activation d’argile en suspension. Préchauffée dans un four cylindrique au sol, l’argile est calcinée le long d’un conduit grimpant à dix mètres de hauteur. Un trajet nécessaire pour une calcination complète, même si «cette activation se fait autour de 800°C en une seconde au contact des gaz chauds, idéalement issus de la combustion de biomasse pour réduire à zéro l’empreinte carbone de l’argile activée», explique Yan Huerre. C’est à cette température que le kaolin de l’argile se transforme en métakaolin. Teintée de rouge par l’oxydation du fer présent dans l’argile, la poudre est décolorée puis refroidie. La pouzzolane artificielle est prête à l’emploi !
Recycler le béton de déconstruction
En France, le béton issu de la démolition, principalement placé en enfouissement ou en sous-couche routière, est sous-valorisé. Le concasseur Rhodax de Fives, développé initialement pour traiter notamment le minerai de diamant, se positionne sur cette application. Il s’agit d’un concasseur mécanique à cône vibrant. Le béton écrasé au préalable par un concasseur à mâchoire est acheminé et déversé dans le cône supérieur. Les gravats tombent et se compressent les uns les autres au niveau du cône vibrant. Le mouvement relatif entre la chambre de broyage et le cône broyeur est dû à la rotation de quatre masses à moteur.
Pascal Guittet Le FCB Rhodax 4D concasse ou broie de nombreux matériaux, dont le béton issu de chantiers de démolition.
Il en résulte un broyage différentiel qui ne casse que la partie fragile. Et qui, selon Fives, libère de façon optimale les trois matériaux constituant le béton : les granulats, le sable et la pâte de ciment, qui seront séparés et récupérés. «Du sable et des granulats seront utilisés pour refaire du béton tandis que la pâte de ciment servira à faire du clinker bas carbone ou comme ajout pour ciment une fois recarbonatée», précise Yan Huerre.
Le FCB Rhodax 4D commencera à traiter industriellement du béton de déconstruction au premier semestre 2023 pour l’un des leaders de cette industrie, Heidelberg Materials, en Pologne. La construction d’un nouveau hall de stockage pour les bétons en témoigne, Fives compte intensifier ses démonstrations et, espère l’ingénieriste, accélérer les ventes de ses équipements innovants.
