Fondre sans fumée — Fours propres pour l'acier et ses alliés
Le charbon a permis les premiers gratte-ciel ; les électrons feront la prochaine civilisation. Dans notre monde, les fours ne toussent pas — ils bourdonnent. La seule « fumée » est la chaleur que nous récoltons volontairement.
Pourquoi la fusion sans fumée (et pourquoi c'est plus facile que ça en a l'air)
La partie « toxique » de l'ancienne métallurgie n'était pas le métal lui-même — c'était la combustion utilisée pour le chauffer et le réduire : charbon dans les hauts fourneaux, diesel dans les camions miniers, pétrole pour la chaleur de procédé. Nous supprimons la combustion, conservons la physique. Arcs électriques, bobines à induction et hydrogène font les mêmes travaux avec moins d'effets secondaires.
- Mêmes atomes, nouveau feu : électrons et H₂ remplacent coke et diesel.
- Chaleur en boucle fermée : les gaz résiduaires deviennent vapeur et chaleur de procédé, pas un événement météorologique.
- Abondance d'énergie : l'usine graine solaire (Partie 3) produit les mégawatts dont nous avons besoin.
Acier sans charbon — les deux voies propres
Itinéraire A — Ferraille → EAF (Four à arc électrique)
Nous fondons l'acier recyclé avec un arc électrique. Ajoutez une pincée de chaux et d'oxygène, écumez, coulez, souriez. C'est la voie la moins énergivore quand la bonne ferraille est disponible.
Électricité : ~0,35–0,60 MWh/t acier O₂ & flux : modestes Électrodes : ~1–2 kg/tOptionnel : fours à induction pour petites séries de fonderie (électricité similaire par tonne).
Itinéraire B — DRI(H₂) → EAF
Quand nous avons besoin de fer vierge, nous réduisons le minerai de fer avec de l'hydrogène dans un four à cuve (DRI), puis fondons dans un EAF. L'hydrogène est juste un vecteur d'électrons temporaire. Pas de fours à coke, pas de tas de agglomérés.
Hydrogène : ~50–60 kg H₂/t acier Électricité (incl. H₂) : ~3,2–4,2 MWh/t Pellets : haute qualité, faibles impuretésÉlectrolyseurs à ~50–55 kWh/kg H₂. Nous surdimensionnons le solaire pour les alimenter calmement.
Fiche pratique par tonne (acier)
Entrées & énergie (par 1 t d'acier liquide)
| Itinéraire | Électricité | Hydrogène | Remarques |
|---|---|---|---|
| Ferraille → EAF | ~0,35–0,60 MWh | — | Idéal là où la ferraille propre est abondante |
| DRI(H₂) → EAF | ~3.2–4.2 MWh* | ~50–60 kg | Électrolyseur + compression + EAF |
*Suppose des électrolyseurs ~50–55 kWh/kg H₂ et de l'électricité propre.
Ce que nous remplaçons (à titre indicatif)
| Ancienne voie | Énergie de combustion | Carburant principal |
|---|---|---|
| BF/BOF (haut fourneau) | ~4–6 MWh/t (en chaleur) | Coke/charbon |
| Transport minier au diesel | — | Remplacé par des fourgonnettes électriques (Partie 1) |
Nous conservons la métallurgie, supprimons les fumées.
Scénarios d'usine pré-calculés (conviviaux, sans scripts)
Acier EAF (voie ferraille)
Électricité uniquement. La plage tient compte du mélange de ferraille et de la pratique.
| Capacité | Charge moyenne | PV min | 12 h de stockage | Remarques |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/an | ~57 MW | ~300 MWp | ~0.68 GWh | 0,5 MWh/t de conception |
| 5 Mt/an | ~285 MW | ~1.46 GWp | ~3.42 GWh | Plusieurs fours dans les baies |
PV « min » dimensionné par énergie quotidienne : PVMWc ≈ Moyenne(MW) × 5,14 (5,5 PSH, 85 % de rendement).
Acier DRI(H₂) + EAF
Les électrolyseurs dominent la charge ; l'EAF est le sprinteur.
| Capacité | Charge moyenne | H₂ nécessaire | PV min | 12 h de stockage |
|---|---|---|---|---|
| 1 Mt/an | ~400 MW | ~55 kt/an | ~2.05 GWp | ~4.8 GWh |
| 5 Mt/an | ~2.0 GW | ~275 kt/an | ~10,3 GWp | ~24 GWh |
Répartition de la puissance de l'électrolyseur (1 Mt/an) : ~330–360 MW ; EAF + équilibre : ~40–70 MW. Nous les faisons fonctionner sur un micro-réseau stable, pas un réseau instable.
Espace & équipement (campus typiques de 1 Mt/an)
| Bloc | Zone | Remarques |
|---|---|---|
| Atelier de fusion EAF (2–3 fours) | ~3–6 ha | Enclos, panneaux acoustiques |
| Four à réduction directe + parc de pellets | ~5–8 ha | Si utilisation de la Route B |
| Hall électrolyseur | ~2–4 ha | Empilements en conteneurs |
| Préparation coulée/laminage | ~3–5 ha | Brames, billettes, blooms |
| Champ PV (min) | ~3,0–3,5 km² | Pour 2,05 GWp à proximité |
| Dépôt de stockage | ~0,5–1 km² | Conteneurs de 4,8 GWh |
Nous coimplantons avec le lac (Partie 1) pour l’eau de refroidissement & la sérénité.
Amis de l’acier (fours propres pour autres métaux)
Aluminium — Hall‑Héroult, électrifié de bout en bout
L’alumine (Al₂O₃) devient de l’aluminium fondu dans des cellules électrolytiques. Nous l’associons à des calcinateurs électriques et, lorsque disponibles, à des anodes inertes pour éliminer les pics de perfluorocarbones.
- Électricité : ~14–16 MWh/t aluminium (fusion)
- Affinage & coulée (électrique) : +2–3 MWh/t
- Usine de 500 kt/an : ~800 MW en moyenne • PV min ~4,1 GWp • stockage 12 h ~9,6 GWh
Cuivre — pyro + électroaffinage, propre
Les concentrés de sulfure fondent de manière exothermique. Nous capturons le SO₂ pour l’acide sulfurique (un produit utile), puis terminons par l’électroaffinage.
- Électricité : ~2,5–4,0 MWh/t cathode
- Campus de 1 Mt/an : ~340 MW en moyenne • PV min ~1,76 GWp • stockage 12 h ~4,1 GWh
- Sous-produit : l’usine d’acide alimente les circuits de lixiviation et les voisins
Silicium — électrométallurgie
Quartz + carbone → silicium de qualité métallurgique dans des fours à arc. Avec une énergie propre et la capture des gaz résiduaires, c’est un orage lumineux et contrôlé.
- Électricité : ~11–14 MWh/t
- Usine de 100 kt/an : ~137 MW en moyenne • PV min ~0,70 GWc • stockage 12 h ~1,6 GWh
- En amont vers le solaire : acheminements vers les usines de wafers voisines (Partie 3)
Air, eau & voisins (propre par conception, sans surprise)
Air
- Pas de batteries de coke. Couvercles des fours électriques fermés ; fumées épurées & filtrées.
- Capture de SO₂. Gaz de cuivre → acide sulfurique ; pas de drame d'échappement.
- Arc électrique, pas cheminée. Bruit et lumière contenus par des enceintes.
Eau
- Boucles de refroidissement fermées avec refroidisseurs à air ; le lac gère les variations saisonnières.
- Zéro rejet non traité ; nous préférons « pas de rejet » comme mode de vie.
- La pluie des champs photovoltaïques devient eau de process via un traitement simple.
Q&R
« L'hydrogène est-il dangereux ? »
C'est énergique et mérite du respect — comme l'électricité. Nous gardons les électrolyseurs en extérieur, les tuyaux courts, les capteurs partout, et des conceptions volontairement ennuyeuses.
« Qu'en est-il de la qualité de la ferraille ? »
Nous pré-trions de manière agressive (Partie 2 énergie entrante, énergie sortante). Lorsque le fer vierge est nécessaire, le DRI(H₂) comble le vide sans importer un siècle d'émissions.
« N'est-ce pas une puissance énorme ? »
Oui — et c'est bien là l'essentiel. L'usine solaire produit de l'énergie à grande échelle (Partie 3). Nous construisons les collecteurs plus vite que les excuses, puis les connectons directement aux fours.
À suivre : Acier : Les os de la civilisation — Coulée de plaques, billettes & poutres (Partie 5). Nous verserons la lumière du soleil dans des formes assez solides pour durer un siècle.