Expansion de la production de ciment durable

La start-up britannique Material Evolution a développé en 2020 une alternative durable au ciment. Après des essais réussis à petite échelle, l’entreprise était prête à franchir la prochaine étape vers une production industrielle. Les fondateurs ont contacté les experts en traitement des poudres de Hosokawa Micron pour obtenir des conseils et un accompagnement dans cette montée en échelle. Aujourd’hui, ils sont sur le point d’ouvrir une usine d’une capacité de 120 000 tonnes par an.

Lorsque la Dre Liz Gilligan a découvert que le ciment Portland conventionnel (OPC) était l’un des plus grands contributeurs aux émissions de CO₂, elle a décidé d’agir. « Le ciment est le deuxième produit le plus utilisé au monde, après l’eau potable. Le processus de production traditionnel du ciment déclenche une réaction chimique qui libère du CO₂ et nécessite d’énormes quantités d’énergie thermique », explique-t-elle.

« Je suis convaincue que chacun peut et doit contribuer à la résolution de la crise climatique. L’enjeu est d’une valeur planétaire. C’est pourquoi, après mes recherches doctorales sur le ciment durable, j’ai littéralement installé mon laboratoire dans le garage de mes parents et commencé à redéfinir le ciment », raconte-t-elle. Cela a conduit à la création de Material Evolution en 2020.

Une alternative durable

L’alternative durable de Material Evolution au OPC repose sur un procédé appelé fusion alcaline. « Au lieu de cuire le ciment à haute température, nous obtenons un résultat similaire en combinant différentes matières premières sous forme de poudre. Cela réduit les émissions de CO₂ de 85 % lors de la production et offre un produit final plus durable. De plus, notre produit est fabriqué à partir de déchets industriels, contribuant ainsi à l’économie circulaire », explique la Dre Gilligan.

Nouvelle cimenterie durable en construction à Wrexham, au Royaume-Uni

Du concept à la commercialisation

« Une fois le concept validé à petite échelle dans notre usine pilote de Middlesborough, nous voulions commercialiser le produit le plus rapidement possible », explique Clark, Directeur des opérations et cofondateur de Material Evolution. Il partage l’urgence de la Dre Gilligan d’agir face à la crise climatique. « Par l’intermédiaire de contacts, j’ai appris que Hosokawa Micron est un expert en technologie de traitement des poudres. Nous avons donc pris contact avec eux pour explorer les possibilités d’une montée en échelle industrielle de notre solution. »

Mélange homogène et haut débit

Marc Jacobs, Responsable d’équipe CMM chez Hosokawa Micron, a aidé l’équipe de Material Evolution à concevoir la configuration de mélange la plus efficace pour leur usine. « Pour garantir le succès de notre usine, il était essentiel d’assurer un mélange homogène, un haut débit et une flexibilité des matières premières. Nous voulons offrir à nos clients des normes élevées de cohérence des matériaux, de qualité et de reproductibilité », insiste Clark.

« Normalement, nous aurions invité Liz et Sam sur notre site à Doetinchem pour discuter de leurs besoins et effectuer des essais dans notre Centre d'Essais », explique Jacobs. « Mais cela s’est produit pendant les restrictions liées au COVID, donc nous avons eu de nombreuses réunions sur Zoom et Teams. »

« En décembre 2021, Marc et son collègue Dirk de Jong, ingénieur de service, sont venus à Middlesborough avec l’équipement de démonstration proposé. Dirk avait personnellement participé à la conception et au développement des machines et des prototypes. Ils sont arrivés le jour de mon 30e anniversaire—c’était un cadeau d’anniversaire incroyable ! », se souvient la Dre Gilligan.

Un système basé sur la gravité

« Le système fonctionne par gravité. Marc et Dirk nous ont même aidés à construire une structure métallique pour surélever le mélangeur et les doseurs à la hauteur adéquate. Ensuite, ils ont configuré le contrôle des machines et passé environ une semaine à optimiser les vitesses de production », ajoute Clark. « À la fin du test, nous avions produit environ 20 tonnes de matériau. Comme une vraie start-up, nous avons repoussé les limites du système pilote. Hosokawa estimait initialement une capacité de une à quatre tonnes par heure, mais nous avons atteint six tonnes par heure. Ce fut un processus d’apprentissage pour les deux parties. »

Impulsivité et pragmatisme

« Je ne suis pas connue pour ma patience, donc après le test réussi sur site, j’étais impatiente de démarrer la production commerciale », avoue la Dre Gilligan. « Marc a été très pragmatique et serviable. Il a organisé pour que nous puissions conserver l’équipement utilisé pour le test sur site, au lieu d’attendre l’arrivée de nouveaux appareils. Cette usine pilote fonctionne désormais depuis trois ans, avec seulement quelques optimisations, comme un système de transport et un palan pour lever les poudres. Cela réduit considérablement le travail manuel ! »

Installation de mélange et de dosage chez Material Evolution, producteur de ciment durable

Un engagement fort en faveur du développement durable

« Pour moi, la transparence et l’honnêteté sont les piliers fondamentaux d’une collaboration ; la planète n’a pas de temps à perdre avec des jeux d’entreprise. Nous devons nous remettre en question mutuellement pour avoir un impact réel, et Marc a été un excellent interlocuteur, n’hésitant pas à poser des questions critiques », affirme-t-elle.

« J’apprécie aussi le fait que Hosokawa s’engage réellement en faveur du développement durable. De nombreuses entreprises prétendent être durables, mais avec Hosokawa, on sent que c’est bien plus que des paroles en l’air. Ils participent à plusieurs initiatives, allant de la réduction de leur propre empreinte carbone au développement de processus pour la récupération du noir de carbone (carbon black). »

Évoluer vers l’avenir

L’industrie réagit déjà positivement à leur alternative au OPC, selon Clark : « Le secteur du BTP est traditionnellement prudent et réticent au changement. C’est pourquoi nous avons activement recherché des clients partageant nos objectifs de durabilité et enthousiastes à l’idée d’adopter des technologies vertes innovantes. »

L’un des premiers clients est un fabricant de blocs de construction à Wrexham, où Material Evolution construit une nouvelle usine. « Notre usine pilote de Middlesborough peut produire jusqu’à 96 tonnes par jour, mais toujours en mode batch. Cependant, une fois que nous ouvrirons notre nouvelle installation à Wrexham, nous produirons 120 000 tonnes par an », explique Clark. « Nos produits cimentaires iront directement de notre usine aux processus de production de nos clients, réduisant ainsi quasiment à zéro les kilomètres de transport. »

Vers une production continue

« C’est une sensation incroyable de passer d’expériences dans le garage de mes parents, à une usine pilote, et maintenant à une production continue. Nous sommes très satisfaits de notre collaboration avec Hosokawa jusqu’à présent et espérons qu’ils continueront à faire partie de notre aventure à mesure que nous évoluerons », conclut la Dre Gilligan.