Céramiques silicatées industrielles - Vers la décarbonation de leur fabrication

1 - Céramiques silicatées industrielles

• 1.1 - Applications
  Tableau 1
• 1.2 - Briques et tuiles
• 1.3 - Carreaux de mur et de sol
• 1.4 - Tuyaux en céramique vitrifiée
• 1.5 - Produits sanitaires
• 1.6 - Vaisselle et biens de consommation
• 1.7 - Produits réfractaires

2 - Industrie des céramiques silicatées européennes en chiffres

3 - Procédés de fabrication des céramiques silicatées industrielles

• Quiz d'entraînement

Tableau 2 Tableau 3

4 - Transition vers un secteur industriel décarboné

Tableau 4

5 - Transformations de l’industrie céramique

• 5.1 - Procédés de fabrication innovants et besoins en énergie alternative
  Tableau 5 Tableau 6
• 5.2 - Électricité
• 5.3 - Biogaz
  Tableau 7
• 5.4 - Hydrogène

  • Quiz d'entraînement
  Figure 5 - Prévision de la répartition de la demande en hydrogène en 2050, pour une production totale d’environ 4 000 TWh [9] Figure 6 - Pourcentage de la production d’électricité devant être convertie en hydrogène en fonction du taux de production d’électricité renouvelable. Les symboles représentent les résultats issus de différentes méthodes de prévision [10] Figure 7 - Brûleur spécifique aux mélanges H2/gaz pour les fours industriels [12] Figure 8 - Quantité d’énergie nécessaire pour produire 1 kg de H2 par électrolyse, et quantité d’énergie obtenue pour une utilisation dans un processus thermique avec une pression de 30 bars [14]

6 - Émissions de CO2 dues aux processus de fabrication

• 6.1 - Transformations des matières minérales
  Figure 10 - Émission de CO2 dans la fumée d’un four, lors de la cuisson d’un mélange d’argiles pour obtenir des produits de terre cuite [2] [N 4 800]
• 6.2 - Fours industriels
  Figure 11 - Représentation d’un four tunnel optimisé [16] [17]
• 6.3 - Réseaux de chaleur
  Figure 12 - Réseau de chaleur connectant le four et le séchoir, avec un échangeur de chaleur et un système de stockage d’énergie [18]
• 6.4 - Séchoirs
  Figure 13 - Schématisation du processus de séchage de l’eau liée à l’intérieur des produits céramiques [19] Figure 14 - Séchoir tunnel à contre-courant. L’air chaud entre au niveau de la sortie des produits. En circulant à contre-courant des produits, il gagne progressivement en humidité et, finalement, c’est un air très humide qui circule autour des produits humides entrants [16] [20]
• 6.5 - Optimisation des processus de fabrication à l’aide de la simulation
  Figure 15 - Paramètres de simulation du processus de fabrication [22] Figure 16 - Mesures simultanées des variations dimensionnelles et de masse pendant le séchage des produits. La validité de ce type de mesure est élevée puisque cet appareil peut être placé dans les séchoirs, c’est-à-dire en conditions réelles de fabrication [N 4 800] [23] Figure 17 - Caractérisation par dilatométrie. Mesure de la variation de longueur d’un échantillon de céramique pendant la cuisson. Cette mesure permet de caractériser la densification de la céramique pendant le processus de cuisson [N 4 800] [23] Figure 18 - Caractérisation par analyses thermiques (ATD–TG). Mesures simultanées de la variation de masse et de la variation d’enthalpie d’un échantillon de poudre de céramique pendant la cuisson. Cette mesure indique les intervalles critiques de température dans lesquels la céramique subit des transformations importantes [N 4 800] [23]

7 - Captage du CO2 dans les fumées industrielles

8 - Principaux projets européens de recherche et d’innovation

• 8.1 - Destiny
  Figure 20 - Représentation schématique d’un système industriel de chauffage par micro-ondes [32]
• 8.2 - Economick
  Figure 21 - Four cellule à haute température [34]
• 8.3 - DryFiciency
  Figure 22 - Schéma de récupération de la chaleur perdue dans un site industriel. Une perte thermique à 80 °C peut être utilisée pour chauffer et sécher de l’air à 160 °C par un système de pompe à chaleur spécifiquement adapté aux hautes températures [36]
• 8.4 - Captage et stockage du CO2
  Figure 23 - Stockage profond du CO2 dans d’anciens réservoirs naturels de gaz ou dans des aquifères [39] Figure 24 - Variation du volume relatif du CO2 entre la surface et un stockage profond. A partir d’environ 0,8 km de profondeur, le CO2 passe de l’état gazeux à l’état liquide, puis fluide supercritique [38] [39]
• 8.5 - Réseau européen de distribution d’hydrogène

  • Quiz d'entraînement
  Tableau 8

9 - Conclusion

10 - Sigles, notations et symboles