Les problèmes d'émissions de carbone liés au processus de production des électrodes en graphite peuvent être traités de manière globale grâce à une combinaison de mises à niveau technologiques, d'optimisation des processus et de stratégies de gestion de l'énergie, comme indiqué ci-dessous :
I. Modernisations technologiques : équipements à haut rendement et substitution par des énergies propres
1. Itération de la technologie du four de graphitisation
Les fours Acheson traditionnels consomment entre 3 200 et 4 800 kWh par tonne d'électrodes en graphite, ce qui engendre d'importantes variations de température et un gaspillage d'énergie. L'utilisation de fours de graphitisation longitudinale (LWG) permet de réduire le temps de chauffage à 9-15 heures, de diminuer la consommation d'électricité de 20 à 30 % et d'obtenir une résistivité plus uniforme. Par exemple, le projet « Xinjiang East Hope Carbon » a permis de réduire la consommation d'énergie par tonne d'électrodes d'environ 300 kWh grâce à l'application de fours LWG, contribuant ainsi indirectement à la réduction des émissions de carbone.
2. Substitution par l'énergie propre
La production d'une tonne d'électrodes en graphite consomme environ 1,7 tonne de charbon standard et émet 4,5 tonnes de CO₂. L'utilisation d'électricité verte (par exemple, solaire ou éolienne) pour alimenter les fours de graphitisation permet de réduire directement les émissions. Ainsi, certaines entreprises de Mongolie-Intérieure ont porté la part d'électricité verte à plus de 50 % grâce à des projets d'intégration « production-réseau-consommation-stockage », réduisant ainsi les émissions de carbone par tonne d'électrodes de 40 %.
3. Systèmes de récupération de chaleur résiduelle
L'installation de chaudières de récupération de chaleur résiduelle lors des étapes de cuisson et de graphitisation permet de récupérer les gaz de combustion à haute température (200-800 °C) pour produire de la vapeur destinée au chauffage ou à la production d'électricité. Le projet de carbone de Taigu Baoguang, dans la province du Shanxi, a permis d'économiser environ 2 000 tonnes de charbon standard par an et de réduire les émissions de CO₂ de 5 200 tonnes grâce à la récupération de cette chaleur résiduelle.
II. Optimisation des procédés : réduction de la consommation de matières premières et d'énergie
1. Prétraitement des matières premières raffinées
- Étape de calcination : Contrôler les propriétés du coke de pétrole (densité réelle ≥ 2,07 g/cm³, résistivité ≤ 550 μΩ·m) afin de minimiser la consommation d'énergie du traitement ultérieur.
- Procédé d'imprégnation : Augmenter la densité apparente du produit et réduire sa porosité grâce à une « triple imprégnation et une quadruple cuisson » ou à une « double imprégnation et une triple cuisson ». Par exemple, l'obtention d'un taux de gain de poids lors de la seconde imprégnation de ≥ 9 % permet de réduire le nombre de cycles de cuisson répétés et de réaliser des économies d'énergie de 15 à 20 %.
2. Formage à basse température et flux de processus raccourcis
Adoptez des techniques de formage à basse température (par exemple, l'extrusion à 90-120 °C) afin de réduire les émissions de composés organiques volatils et d'abaisser les températures de cuisson ultérieures. Parallèlement, optimisez les flux de production pour raccourcir le cycle de transformation des matières premières en produits finis et ainsi minimiser la consommation énergétique cumulée.
3. Recyclage des gaz résiduaires
Les gaz de combustion des fours de cuisson, contenant des composants combustibles comme le CO et le H₂, peuvent être purifiés et réutilisés dans les systèmes de chauffage. Le projet Xinjiang East Hope a permis d'économiser environ 300 000 m³ de gaz naturel par an et de réduire les émissions de CO₂ de 600 tonnes grâce à une technologie de recyclage des gaz résiduaires.
III. Gestion de l'énergie : numérisation et économie circulaire
1. Systèmes intelligents de surveillance de l'énergie
Déployez des capteurs IoT pour surveiller en temps réel la consommation d'énergie (électricité et chaleur, par exemple) à chaque étape de la production et optimisez les paramètres des équipements grâce à des algorithmes d'IA. À titre d'exemple, une entreprise a réduit de 30 % le temps d'inactivité de son four de graphitisation grâce à une surveillance intelligente, ce qui lui a permis d'économiser environ 500 000 kWh d'électricité par an.
2. Capture, utilisation et stockage du carbone (CUSC)
Installer des dispositifs de captage du carbone aux sorties des gaz de combustion des fours de graphitisation afin de comprimer le CO₂ pour son injection souterraine ou son utilisation comme matière première chimique. Malgré son coût élevé actuel (environ 300 à 600 RMB/tonne de CO₂), le captage, l'utilisation et le stockage du carbone (CUSC) constituent une voie essentielle à long terme pour une décarbonation profonde.
3. Modèles d'économie circulaire
- Rejet zéro effluent : Traitement des eaux usées domestiques pour leur réutilisation dans le système d’épuration des gaz de combustion ou l’arrosage des espaces verts, associé à une valorisation en cascade des eaux usées industrielles. Le projet Shanxi Taigu a atteint le zéro rejet d’eaux usées, permettant une économie d’environ 100 000 tonnes d’eau par an.
- Recyclage des déchets solides : Réintégrer la poussière collectée par les dépoussiéreurs (environ 344 tonnes/an) et les déchets de fraisage en bout (environ 500 tonnes/an) dans la chaîne de production, réduisant ainsi la consommation de matières premières et les émissions liées au traitement des déchets.
IV. Synergie entre politiques et marchés : moteur de la transformation du secteur
1. Application des normes d'émissions ultra-faibles
Adoptez des normes telles queNorme d'émission des polluants pour l'industrie de l'aluminium(GB25465-2010), imposant des concentrations de particules, de SO₂ et de NOx de ≤10 mg/m³, ≤35 mg/m³ et ≤50 mg/m³, respectivement, pour contraindre à des mises à niveau technologiques.
2. Incitations du marché du carbone
Intégrer la production d'électrodes en graphite au marché national du carbone permettrait de créer des contraintes économiques grâce à un système d'échange de quotas d'émission. Par exemple, si une entreprise réduit ses émissions de carbone par tonne d'électrodes de 4,5 tonnes à 3 tonnes, elle pourrait tirer profit de la vente de ses quotas excédentaires, engendrant ainsi un cercle vertueux de réduction des émissions.
3. Certification de la chaîne d'approvisionnement verte
Les aciéries en aval peuvent privilégier l'achat d'électrodes en graphite à faible teneur en carbone afin d'inciter les producteurs en amont à réduire leurs émissions. Par exemple, une aciérie utilisant un four à arc électrique a exigé de ses fournisseurs qu'ils atteignent un niveau d'émissions de CO₂ ≤ 3,5 tonnes par tonne d'électrodes, imposant une surprime de 10 % en cas de non-respect de cette exigence.
Date de publication : 12 août 2025