La fabrication du ciment, un processus complexe
Le ciment est un produit provenant de la cuisson d’un mélange moulu de calcaire, de marne ou d’argile. 16,4 millions de tonnes ont été produites en France en 2020.
Un produit simple ? Pas du tout, c’est un savant condensé de chimie. Ses “recettes” sont nombreuses et créent chacune un ciment à usage différent. Sa fabrication résulte de différents procédés, découvrons-les.
De la carrière au conditionnement, le processus de fabrication du ciment comporte 12 étapes.
Le ciment est un liant hydraulique qui durcit au contact de l’eau. Il est composé essentiellement de 80 % de roche de calcaire et de 20 % d’argile. Au cours de leur fabrication, ces deux matériaux vont subir des transformations moléculaires et d’autres composants vont être ajoutés pour créer une matière poudreuse servant à lier d’autres substances pour obtenir du béton ou du mortier. Ces matériaux permettront de bâtir des ouvrages.
- Extraire des carrières, la roche calcaire est acheminée par dumper vers la cimenterie pour être concassée et réduite à des morceaux de 8 cm environ. Le calcaire est ensuite mélangé à l’argile.
- Ce mélange est pré-homogénéisé en couches successives pour que les éléments chimiques soient répartis de manière régulière.
- Après son broyage, on obtient une farine appelée le cru. À cette étape, on peut y intégrer des ajouts de matières alternatives comme des cendres, des boues industrielles ou des terres dégradées. Cela permet d’économiser des ressources naturelles et cette pratique s’inscrit dans la boucle vertueuse de l’économie circulaire.
- Une nouvelle homogénéisation par brassage dans des silos est nécessaire pour que le cru soit stable chimiquement lors de la cuisson du clinker.
- Le cru homogénéisé est préchauffé à 800°C pour être asséché.
- La cuisson de la farine crue se fait à 1450°C dans un four rotatif légèrement incliné chauffé sous une flamme à 2000°C. Les combustibles servant à atteindre cette température sont issus de matières fossiles (coke de pétrole, charbon) et des déchets énergétiques. Ce mixte permet de réduire les émissions de gaz à effet de serre, car l’industrie cimentière valorise des déchets et des résidus industriels comme des pneus, des huiles usagées, des farines animales, ou les CSR (combustibles solides de récupération). Après sa calcination, le cru est devenu le clinker.
- Le refroidissement rapide du clinker est nécessaire pour obtenir les propriétés hydrauliques du ciment. Réalisé par soufflage d’air, le clinker passe de 1250°C à 100°C. Dans un souci de respect de l’environnement, les ¾ de l’énergie thermique sont restitués à l’étape du préchauffage du cru.
- Le stockage du clinker dans un hall permet de disposer de la matière en continu.
- Le clinker est broyé avec du gypse et des matières naturelles (pouzzolane) ou des sous-produits industriels comme les laitiers qui sont des résidus de la production de la fonte. Cette pratique joue également un rôle dans l’économie circulaire car elle valorise des déchets en ajoutant de matières recyclées, on réduit ainsi le taux de clinker du ciment.
- Ce nouveau mélange est broyé et affiné. Il constitue le ciment.
- Le ciment est stocké dans des silos de plusieurs tonnes.
- Avant d’être conditionné et expédié, on effectue des contrôles qualité en prélevant des échantillons de ciment pour s’assurer de la qualité, de la résistance et de la performance du ciment.
L’industrie cimentière investit et modernise ses procédés pour intégrer les principes de l’économie circulaire à chaque étape de la production. Ainsi, 1,5 million de tonnes de déchets ont été valorisées en matières ou en énergies en 2020 et ont permis de préserver les ressources naturelles et de réduire de plus de 1,8 million de tonnes les émissions de CO2 d’origine fossile.
