Réduire l'empreinte carbone des cimenteries grâce au précalcinateur
La réduction de l'empreinte carbone est devenue une priorité pour l'industrie cimentière. Et pour cause, la production de ciment émet en France environ 10 millions de tonnes de CO2 par an, soit 3 % des émissions nationales1. Cette situation pousse les acteurs de la filière à rechercher des solutions innovantes afin de faire baisser ce pourcentage. Parmi les solutions envisagées, l'utilisation d'un précalcinateur se démarque par son efficacité dans la réduction de cette empreinte, tout en améliorant considérablement la performance énergétique des cimenteries. La décarbonation du calcaire en amont de son entrée dans un four rotatif autorise une baisse de la consommation énergétique et des émissions de CO2. Focus sur cette solution innovante soutenue par le Groupe Vicat.
Qu'est-ce qu'un précalcinateur dans une cimenterie ? Quel rapport avec l’activité data ?
Un précalcinateur est un échangeur de chaleur à arbre utilisé dans les cimenteries pour chauffer et décarboner le calcaire avant même son entrée dans le four rotatif. Il utilise des gaz de refroidissement recyclés et des combustibles alternatifs, tels que des déchets ou de la biomasse. Ce processus permet de réaliser environ 40 % de la calcination avant l'introduction dans le four, réduisant ainsi la charge thermique du four principal.
L’usage d’un précalcinateur intervient lors d’une étape intermédiaire entre le préchauffage et la cuisson dans le four rotatif. En préchauffant, on réduit la quantité d'énergie nécessaire pour atteindre les températures élevées requises dans le four. En conséquence, on obtient une diminution des émissions de CO2 et une amélioration de l'efficacité énergétique globale de la cimenterie.
L'utilisation de données et de l'intelligence artificielle (IA) améliore nettement le fonctionnement d’un précalcinateur. En analysant les datas de production en temps réel, les cimenteries optimisent les paramètres opérationnels pour maximiser l'efficacité énergétique et minimiser les émissions. Par exemple, des capteurs peuvent surveiller la température et la composition des gaz, afin de permettre des ajustements et maintenir des conditions d’utilisation optimales.
Le processus de précalcination du ciment
Décarbonatation du calcaire et formation de la chaux
La précalcination implique la décarbonatation du calcaire, une réaction chimique durant laquelle le carbonate de calcium (CaCO₃) est chauffé pour former de la chaux (CaO) et du dioxyde de carbone (CO₂). Cette réaction est essentielle pour préparer le matériau à la formation du clinker dans le four rotatif.
Importance pour la préparation du clinker
La précalcination est une étape déterminante pour la qualité du clinker, le composant principal du ciment. Grâce à cette décarbonatation en amont de l’entrée dans le four, le précalcinateur assure une répartition homogène de la chaleur et une réaction chimique plus complète. L’amélioration de la qualité du clinker impacte positivement le rendu du produit final.
Quels sont les avantages d’utiliser un précalcinateur ?
Pour résumer, utiliser un précalcinateur permet de multiples bénéfices :
- L’amélioration de l’efficacité du four en réduisant la charge thermique,
- Des économies significatives sur la consommation d’énergie de la cimenterie,
- Une réduction de l’empreinte carbone, liée au préchauffage en amont,
- L’amélioration de la qualité du clinker.
Chez Vicat, l’exemple de la cimenterie Vigier à Péry
Au sein du Groupe Vicat, la cimenterie Viger occupe une place particulière. Déjà, il s’agit de la plus ancienne cimenterie suisse. Propriété de Vicat depuis 2001, le groupe Vigier s’est toujours fait remarquer par sa propension à innover.
En 2009, un précalcinateur a été installé à Péry, faisant de cette cimenterie une des plus efficaces du pays ! Il s’agit d’une chambre de combustion disposée au pied de la tour de préchauffage, alimentée en combustibles de tous types et en air de combustion chaud (750 à 900 °C) provenant du refroidissement du clinker. Le précalcinateur peut apporter jusqu’à 55 % de la chaleur nécessaire à la bonne marche du four.
La cimenterie Vigier a adopté l'utilisation d'un précalcinateur dans le cadre de sa stratégie de réduction de l'empreinte carbone, plus globalement dans un projet global de modernisation.
Les résultats obtenus par la cimenterie Vigier sont impressionnants. Grâce à l'utilisation du précalcinateur, la cimenterie a pu réduire ses émissions de CO2 de 25% et améliorer son efficacité énergétique de 15%. En analysant les données de production en temps réel, les ingénieurs peuvent ajuster les paramètres opérationnels pour maximiser l'efficacité énergétique et minimiser les émissions.
Un bel exemple de digitalisation des activités industrielles : quand l’IA et la data rencontre les technologies industrielles, c’est toute la chaine de production qui en profite !
1 https://www.strategie.gouv.fr/publications/couts-dabattement-partie-6-ciment
