SublimeCement se dit prêt à commencer à développer « le ciment le plus propre au monde » qui répond aux normes de performance de l'industrie, s'appuie sur des électrolyseurs à température ambiante au lieu de fours à combustibles fossiles et utilise une variété de matériaux d'entrée sans carbone. Le processus traditionnel de production de béton produit une tonne de dioxyde de carbone pour chaque tonne de ciment produite. Les émissions mondiales de dioxyde de carbone en 2022 s’élèveront à environ 4,1 milliards de tonnes, la Chine en représentant à elle seule plus de la moitié.
C’est donc aussi une énorme opportunité ; À mesure que les mandats de décarbonation et les taxes sur le carbone entreront en vigueur, celui qui sera le premier à produire une alternative au ciment à un coût compétitif et totalement zéro carbone à l’échelle mondiale pourrait être assis sur une énorme planche à billets.
Les alternatives concrètes à faible teneur en carbone et captant le carbone ne manquent pas, mais Sublime Systems, une entreprise dérivée du MIT, présente un intérêt particulier car elle utilise une nouvelle méthode électrochimique pour produire du ciment qui est « véritablement zéro carbone », plutôt que « zéro carbone net » ou « séquestration du carbone » -- car il peut éliminer complètement les émissions de carbone à deux points clés du processus de production où elles sont généralement produites.
Dans la production conventionnelle de ciment, le calcaire est chauffé à environ 1 400 °C (2 552 °F), première source majeure d'émissions, en brûlant des combustibles fossiles afin de produire de la chaux pure. Cependant, le calcaire contient environ 50 % de dioxyde de carbone en poids, et lorsque le four chauffe et libère le dioxyde de carbone, il est difficile à capter car le dioxyde de carbone se mélange aux gaz de combustion.
L'approche de Sublime est complètement différente, utilisant l'électrolyse. Les cofondateurs de l'entreprise, le Dr Leah Ellis et le Dr Jiang Yiming, ont publié un article sur Medium expliquant cette méthode en détail, mais le processus de base est le suivant.
L'eau se divise à un pH presque neutre, produisant de l'hydrogène et de l'oxygène tout en créant un gradient de pH entre les deux électrodes. Les minéraux contenant du calcium réagissent avec l'acide formé à l'anode pour former des ions calcium dissous, qui migrent ensuite vers la cathode. Lorsque leur pH atteint au moins 12,5, ils réagissent avec l'alcali produit par la cathode et précipitent sous forme d'hydroxyde de calcium solide, également connu sous le nom de chaux de construction ou chaux hydratée.
Cette chaux peut remplacer directement la production traditionnelle de ciment. Les fondateurs affirment que Sublime a développé cette méthode, qui est désormais plus économe en énergie, ne nécessite pas de production d'hydrogène, peut séparer les flux gazeux d'oxygène et de dioxyde de carbone, peut extraire en continu la chaux du réacteur et peut être produite à l'aide d'un équipement d'électrolyse disponible dans le commerce.
Le processus est très flexible et peut utiliser une variété de matières premières différentes. Il peut également être utilisé si seul du calcaire de faible qualité est disponible. Ce procédé ne peut éviter la production de dioxyde de carbone, mais au moins il est produit pur, à basse température et prépressé à 10 bars, ce qui facilite sa capture et son stockage. Par rapport à la production de ciment ordinaire, la consommation d'énergie et les émissions sont considérablement réduites.
Pour obtenir un ciment véritablement sans carbone, le processus peut extraire le calcium pur d'impuretés telles que la silice, le magnésium, le fer ou l'aluminium et le raffiner en matériaux de qualité supérieure pendant la production. Mieux encore, tout se passe à température ambiante, sans brûleur ni chauffage électrique.
Sublime affirme que c'est "le seul béton qui n'utilise pas de combustibles fossiles, qui est évolutif et peut remplacer le ciment traditionnel".
Il y a quelques jours, Sublime annonçait que ses produits avaient reçu la certification ASTMC1157. Il s'agit d'une norme industrielle basée uniquement sur des exigences de performance, avec des paramètres de test comprenant le développement de la résistance, la durabilité, le retrait, la rétention d'eau, la teneur en air, le temps de prise, la densité, le durcissement précoce et la fissuration, ce qui signifie que le ciment Sublime peut désormais être utilisé conformément aux principaux codes de construction américains et internationaux.
Le captage du carbone dans la production de ciment coûte entre 19 et 205 dollars par tonne de dioxyde de carbone, selon une note d'orientation de 2022 du Belfer Center de l'Université Harvard. Ainsi, sans savoir de quel côté de l'échelle parle Sublime, le premier produit à base de ciment propre de l'entreprise pourrait coûter entre 15 et 158 % de plus que le prix de vente de ses concurrents sales.
La production de béton représente environ 8 % des émissions mondiales totales de CO2. Il s'agit d'une industrie énorme et les alternatives décarbonées apporteront une énorme contribution à la course vers zéro carbone d'ici 2050.