Un jeu de l'industrie sidérurgique

Dan Carrigan, technicien de recherche du NRRI – avecSteve Zaitz, technicien de recherche principal, dimensionne les boules vertes à cuire dans le four Pot Grate pour un projet de recherche.

Une balade à vélo entre deux chercheurs en minéraux du nord du Minnesota pourrait devenir l'un des plus grands progrès de l'industrie sidérurgique nationale.

Des chercheurs du laboratoire Coleraine du Natural Resources Research Institute (NRRI), un laboratoire de conversion de minéraux, de métallurgie et de biomasse situé à Coleraine, dans le Minnesota, testent du biocarbone artificiel qui pourrait remplacer une partie du carbone fossile utilisé dans la production d'acier dans les fours à arc électrique ( EAF), disent les responsables du laboratoire.

« Avec la transition en cours des hauts fourneaux vers la fabrication d'acier à arc électrique, tous les acteurs de l'industrie cherchent comment réduire leur empreinte carbone », a déclaré Kevin Kangas, directeur du site du laboratoire de Coleraine. « Ils étudient comment fabriquer des matières premières pour les EAF et comment réduire les émissions dans tout, depuis la mine jusqu'au wagon. »

Remplacer les combustibles fossiles utilisés dans l’industrie sidérurgique nationale par des combustibles issus de la biomasse neutres en carbone – également appelés produits fabriqués à base de biocarbone – constitue un défi.

Depuis la création de l'industrie sidérurgique, les combustibles fossiles constituent la base énergétique et la source de carbone de la production sidérurgique nationale.

Pourtant, les sidérurgistes nationaux ont déjà réalisé des progrès significatifs au cours des dernières décennies pour devenir plus écologiques.

L'industrie sidérurgique américaine est la plus propre et la plus économe en énergie des principales industries sidérurgiques du monde, selon l'American Iron and Steel Institute (AISI), basé à Washington, DC.

Cela est dû en grande partie à l'utilisation de boulettes de minerai de fer d'origine nationale, au pourcentage élevé d'acier fabriqué à partir de ferraille recyclée et à l'utilisation accrue de gaz naturel au lieu du charbon et du coke dans la fabrication de l'acier, ce qui entraîne une réduction des émissions, selon le AIS.I.

Mais alors que les sidérurgistes cherchent à devenir encore plus écologiques, la demande de carbone non fossile offrant des émissions de carbone réduites est énorme, a déclaré Kangas.

« De nombreux clients sont intéressés par un produit à base de biomasse pour ceci, cela ou autre chose », a déclaré Kangas. "Mais souvent, ils ne savent même pas par où commencer."

C'est là qu'intervient le laboratoire Coleraine.

Le laboratoire, situé sur 27 acres sur un ancien site de US Steel près du centre-ville de Coleraine, effectue des recherches sur les techniques innovantes d'exploitation minière, de transformation et de fabrication de l'acier qui aident les industries de la taconite et de l'acier de l'État et du pays.

Le laboratoire effectue des tests en laboratoire et des tests de niveau pilote visant à concrétiser les idées à un usage commercial.

Une subvention de 4 millions de dollars du Département américain de l'énergie contribue à alimenter le projet biomasse/biocarbone.

« C'est un projet passionnant », a déclaré Rolf Weberg, directeur exécutif du NRRI. "Nous avons été récompensés pour avoir présenté une très très bonne proposition qui utilise le biocarbone, si vous voulez, et le rend utilisable dans un four à arc électrique."

La recherche sur la biomasse à Coleraine se concentre sur la transformation de produits renouvelables sous une forme pouvant être introduite dans les EAF, a déclaré Weberg.

Les carburants renouvelables destinés à l'industrie de l'AEP pourraient potentiellement être fabriqués à partir de bois, de déchets agricoles ou d'autres ressources renouvelables.

À Coleraine, l'accent est actuellement mis sur la biomasse ligneuse.

Mais comme certains produits renouvelables sont légers et s'envolent s'ils sont introduits dans un EAF sous forme brute, le matériau doit être transformé en un produit qui ne s'envole pas dans un EAF, a déclaré Weberg.

Un combustible EAF renouvelable pourrait se présenter sous la forme de briquettes, de granulés ou sous une autre forme, a déclaré Weberg.

Brett Spigarelli, ingénieur métallurgique au laboratoire de Coleraine, affirme que l'aliment biocarbone EAF en cours de développement au laboratoire est fabriqué à partir de produits renouvelables produits au Minnesota.

« Ce que nous fabriquons, ce sont des produits fabriqués en biocarbone », a déclaré Spigarelli. « En cas de succès, il sera probablement en mesure de remplacer dans les EAF plus de 90 pour cent du charbon utilisé, mais il ne pourra pas remplacer des éléments comme le gaz naturel. Mais nous espérons que cela remplacera tout endroit où le carbone fossile est utilisé dans les installations. Nous fabriquerons des tonnes de biocarbone sur place à Coleraine et les expédierons à nos partenaires de projet dans une installation Nucor et il sera intégré à leurs EAF de qualité commerciale.