En 2022, lorsque le gouvernement fédéral a publié sa liste de minéraux critiques et stratégiques dans le document « Stratégie canadienne sur les minéraux critiques – De l’exploration au recyclage : alimenter l’économie verte et numérique du Canada et du monde entier », le minerai de fer ne figurait pas dans la liste. Cette décision en a déçu plus d’un dans le secteur canadien du minerai de fer.

L’acier est un élément fondamental des sociétés industrialisées, qui contribue à hauteur de 7 % à 9 % aux émissions mondiales de CO2. Pour décarboner leurs processus, et notamment réduire ou abolir l’utilisation du charbon, les fabricants d’acier se tournent vers des technologies qui requièrent du minerai de fer à haute pureté avec une teneur en fer de 65 % ou plus et de faibles niveaux d’impuretés, particulièrement la silice, le phosphore et l’alumine (ou oxyde d’aluminium).

Les défenseurs du secteur de l’exploitation du minerai de fer au Canada prétendent que le minerai de fer à haute pureté est tout aussi important pour la décarbonation de l’économie que les matériaux nécessaires à la fabrication des batteries. Ils font aussi remarquer que la fosse du Labrador du Canada, qui s’étend de la province de Terre-Neuve-et-Labrador jusqu’au Québec (et abrite la plupart des exploitations de minerai de fer du pays), et le Nunavut font partie des rares districts miniers au monde où ce minerai abonde.

Que son produit soit officiellement reconnu ou pas comme essentiel à un avenir plus vert, le secteur de l’exploitation du minerai de fer se mobilise pour saisir l’occasion de devenir l’un des principaux fournisseurs de minerai de fer « vert » pour la décarbonation de l’acier.

Le cas du minerai de fer canadien, un minéral critique

D’après l’Institute for Energy Economics and Financial Analysis (IEEFA, l’institut spécialisé dans l’analyse économique et financière du secteur de l’énergie) et d’autres, la demande en minerai de fer à haute pureté à l’horizon 2030 dépassera largement l’offre, entravant par là même la capacité des fabricants d’acier à décarboner leurs activités.

« Peu de gens se rendent compte qu’il existe une sous-catégorie de minerai de fer, celui à haute pureté et à haute teneur », déclarait David Cataford, directeur général de Champion Iron et président honoraire du 9th North American Iron Ore Symposium (le 9e symposium nord-américain sur le minerai de fer), qui se tiendra à Montréal du 30 avril au 3 mai, durant le congrès et l’Expo de l’ICM 2023.

Actuellement, en dehors du Canada, la majeure partie du minerai de fer à haute pureté est produite au Brésil, en Russie et en Ukraine. En cours de développement, le projet d’exploitation du minerai de fer de Simandou, en Guinée, pourrait aussi devenir un grand fournisseur. Il renferme l’un des plus grands gisements de minerai de fer à haute pureté non exploités au monde. Toutefois, le projet, tout comme le pays, font face à des incertitudes politiques après un coup d’État militaire en septembre 2021. En outre, le minerai contient de nombreux contaminants qui pourraient entraver son utilisation dans d’autres méthodes de fabrication de l’acier.

Dans cette nouvelle ère d’instabilité géopolitique mondiale exacerbée, le secteur du minerai de fer canadien considère qu’il propose bien plus qu’un produit à haute teneur et à haute pureté. Il offre aussi un haut degré de normes environnementales, sociales et de gouvernance (ESG), d’une importance capitale, ainsi que la possibilité d’un approvisionnement sûr et à long terme en fer écologique pour les fabricants d’acier d’Amérique du Nord, d’Europe et d’Asie. « Ceci place le Canada dans une position très spéciale en termes de matériaux spécialisés qui peuvent contribuer à la décarbonation », indiquait M. Cataford.

Selon lui, l’exclusion du minerai de fer de la liste des minéraux critiques établie par le gouvernement fédéral aura des répercussions négatives sur son industrie, qui est rarement mentionnée dans le récit dominant sur l’exploitation minière et la décarbonation. La majeure partie du minerai de fer extrait sert à la fabrication de l’acier, un dénominateur commun dans les parcs solaires, les turbines éoliennes, les véhicules électriques ainsi que dans les centrales nucléaires et hydrauliques. Toutefois, ce sont des minéraux tels que le lithium, le cobalt et le cuivre que l’on considère comme les héros dans la quête du secteur minier vers un avenir plus vert.

« La fabrication de l’acier fait partie des industries les plus polluantes de la planète, d’où l’importance de réduire ses émissions de gaz à effet de serre (GES). Le concentré de minerai de fer à haute teneur est un élément essentiel de la production d’acier à faibles émissions de dioxyde de carbone », indiquait-il. « Grâce à la haute pureté de nos produits et à nos exploitations à faibles émissions de CO2, nous occupons dès à présent un rôle important dans la décarbonation de l’industrie sidérurgique. Nous sommes fiers de pouvoir dire que nous œuvrons sans relâche à l’amélioration de la pureté de nos produits. Nous prévoyons une inscription possible dans la liste des minéraux critiques et stratégiques. Toutefois, je pense que peu de gens se rendent compte aujourd’hui de l’importance de l’industrie canadienne du minerai de fer dans la décarbonation de la planète. »

L’acier

Pour mieux appréhender cela, il faut tout d’abord bien comprendre que « le monde est fait d’acier », déclarait Andrew Purvis, directeur de la fabrication durable à la World Steel Association (worldsteel, l’institut international du fer et de l’acier), dont les membres représentent 85 % de la production mondiale d’acier. « Notre rôle en tant qu’industrie en faveur de la décarbonation est de transformer l’avenir de l’acier, mais aussi de transformer l’avenir avec l’acier. Toute mesure de décarbonation que nous devons prendre aujourd’hui à l’échelle mondiale requiert de grandes quantités d’acier. »

Chaque année, environ deux milliards de tonnes de minerai de fer sont utilisées pour la fabrication de l’acier dans tous les domaines, qu’il s’agisse de la construction de bâtiments, de ponts et de tunnels, de trains, de bateaux et d’avions, d’équipement agricole et minier, de lignes électriques à haute tension et d’appareils ménagers, ou encore de boîtes de conserve et de technologies de décarbonation. L’acier est omniprésent.

Pour réduire l’impact environnemental de la fabrication de l’acier, on peut notamment utiliser des riblons d’acier recyclés. L’utilisation de riblons d’acier recyclés produit environ 0,67 tonne de CO2 par tonne d’acier, soit environ un tiers des émissions générées par la fabrication traditionnelle d’acier à partir de minerai de fer et de charbon. On recycle déjà environ 80 % à 90 % de l’acier, même si ce pourcentage n’est pas aussi élevé pour l’acier structurel, dont le taux de recyclage est de 50 %.

« Les prévisions concernant l’ampleur de la hausse de la demande d’acier diffèrent », expliquait M. Purvis. « Tout le monde pense que la tendance sera à la hausse, et que les riblons d’acier ne permettront pas de répondre à la demande. Nous devons trouver de nouveaux moyens de fabriquer davantage d’acier vierge sans émettre de CO2 dans l’atmosphère. »

Le simple recyclage pose un autre problème. « Il est plus complexe de produire de l’acier haut de gamme à partir de riblons d’acier si le riblon provient d’un acier de qualité inférieure », indiquait M. Cataford. « Même si l’on utilise davantage de riblons, il nous faudra du matériau extrêmement pur pour réduire la quantité de contaminants présents. »

Les membres de worldsteel s’engagent à décarboner leur secteur à l’aide de stratégies multiples qui consistent notamment à améliorer la qualité des matières premières afin de renforcer les rendements énergétiques, et de réinventer la fabrication de l’acier à l’aide de nouveaux processus ne requérant pas de charbon métallurgique ni de hauts fourneaux. En raison du manque de riblons d’acier, le secteur s’en remet à d’autres matières premières, notamment du fer de réduction directe (FRD), qui remplace le charbon métallurgique par du gaz naturel ou de l’hydrogène afin de créer du fer liquide. Au lieu du concentré de fer, la technologie repose sur des boulettes de minerai de fer aggloméré à très haute teneur et très haute pureté.

« Les boulettes sont les seules matières premières adaptées à la fabrication de FRD, dont l’intensité de carbone est bien inférieure à celle de la fabrication de fer par hauts fourneaux si l’on utilise du gaz naturel », déclarait Stefanie Vo, ingénieure des procédés de fabrication à Hatch et l’une des coprésidentes du North American Iron Ore Symposium cette année. « Cette méthode permet même d’atteindre une décarbonation totale si l’on utilise l’hydrogène en tant qu’agent réducteur. C’est une voie que n’offre pas le haut fourneau. »

Les boulettes de FRD ont aussi permis l’utilisation de fours à arc électrique (EAF, de l’anglais electric arc furnaces), dont on se sert aujourd’hui principalement pour le recyclage des riblons, et pour fabriquer de l’acier vierge. On peut aussi utiliser les boulettes comme substitut des riblons d’acier, ou les mélanger à ces derniers pour produire de l’acier. Cette technologie de décarbonation peu risquée prend de l’importance dans le secteur de la fabrication de l’acier, particulièrement au Canada, aux États-Unis et en Chine.

D’après worldsteel, la fabrication d’acier à l’aide d’un haut fourneau traditionnel ou d’un convertisseur à oxygène produit en moyenne 2,32 tonnes de CO2 par tonne d’acier. En revanche, la fabrication d’acier à l’aide de FRD et d’un EAF émet environ 1,65 tonne de CO2 par tonne d’acier.

ArcelorMittal, l’un des plus grands fabricants d’acier au monde (et l’une des plus grandes sociétés d’exploitation de minerai de fer) s’efforce d’atteindre ses objectifs de neutralité carbone d’ici 2050. « À l’échelle mondiale, ArcelorMittal s’est lancée dans un processus de décarbonation », déclarait Mapi Mobwano, président et chef de la direction d’ArcelorMittal Exploitation minière Canada. Cette filiale fournit à la société mère 40 % de son minerai de fer avec son produit de Mont-Wright, la plus grande exploitation de minerai de fer à ciel ouvert du Canada, et de sa mine de Fire Lake. La société comprend également un réseau ferroviaire de 420 kilomètres, une usine à boulettes et un port maritime à Port-Cartier, au Québec. « Le principal changement en termes de technologie est une transition des hauts fourneaux vers des fours à arc électrique. »

Au Canada, ArcelorMittal investit 1,765 milliard de dollars pour remplacer sa production d’acier par hauts fourneaux à son usine de Dofasco, à Hamilton, par le FRD et les EAF d’ici 2028. Ceci permettra de réduire les émissions de CO2 de l’exploitation de 60 %.

Algoma Steel, basée à Sault-Sainte-Marie, en Ontario, investit également 700 millions de dollars pour remplacer ses opérations de fabrication de l’acier reposant sur des hauts fourneaux et des convertisseurs à oxygène par deux EAF de toute dernière technologie, qui seront alimentés par le réseau électrique écologique de l’Ontario. La construction de l’usine est en cours et devrait se terminer dans le courant du premier semestre 2024.

Algoma Steel installe des fours électriques à arc, qui seront alimentés par le réseau électrique écologique de l’Ontario, dans ses opérations de fabrication de l’acier. Avec l’aimable autorisation de Danieli

« L’EAF est une technologie éprouvée », déclarait Michael Garcia, directeur général d’Algoma. « Elle fait partie du paysage sidérurgique nord-américain depuis plusieurs décennies. »

La société pense que cette transition, qui utilisera comme matière première principale des riblons, lui permettra de réduire ses émissions de CO2 de 70 %. Algoma pourra également utiliser des boulettes de FRD ou d’autres intrants à base de fer vierge en plus des riblons d’acier, en fonction des besoins futurs de ses clients.

« Lorsqu’on se penche sur les engagements du Canada envers la réduction des émissions de CO2 dans l’accord de Paris concernant les émetteurs industriels, ce seul projet de Sault-Sainte-Marie promet d’atteindre 11 % de l’objectif canadien à l’horizon 2030, et 100 % de l’objectif de l’Ontario », indiquait M. Garcia.

ArcelorMittal Exploitation minière Canada se prépare à offrir aux nouveaux EAF de sa société mère de fabrication d’acier davantage de boulettes de FRD d’ici la fin de l’année 2025. La société investit 205 millions de dollars pour dédier l’intégralité de son usine à boulettes de Port-Cartier à la production de 10 millions de boulettes de FRD par an.

« Tout le monde se passionne pour le lithium, mais peu de gens sont conscients que les boulettes de FRD vont être très demandées. C’est la raison pour laquelle nous pensons que le minerai de fer à haute teneur est véritablement un minéral stratégique essentiel », indiquait M. Cataford.

La Compagnie minière IOC est l’une des rares à produire des boulettes de FRD ainsi que des concentrés dépassant 66 % de minerai de fer dans ses exploitations minières de la fosse du Labrador. La demande en boulettes commence déjà à augmenter.

« Nos produits sont reconnus pour leurs propriétés chimiques propres, avec une teneur faible en alumine et ultra-faible en phosphore », déclarait Jarrod Sutcliffe, directeur général du développement d’entreprise à IOC, qui est la propriété de Rio Tinto et qui gère le complexe minier de la ville de Labrador. « Dans le marché plus vaste du minerai de fer, ces produits connaissent une demande importante et régulière de la part des producteurs d’acier pour les hauts fourneaux et les fours électriques à arc. Nos produits affichent une haute teneur et contiennent peu d’impuretés. Ils permettent donc aux fabricants d’acier de réduire leur empreinte carbone, d’être plus productifs et de fabriquer des aciers de meilleure qualité, tout en répondant à des normes environnementales toujours plus draconiennes. »

Champion Iron Limited s’aventure également dans la voie du FRD à son complexe de minerai de fer de Bloom Lake, à l’extrémité sud de la fosse du Labrador, au Québec. Elle travaille sur un projet d’alimentation en boulettes de fer à réduction directe (DRPF, de l’anglais direct reduction pellet feed) de 470,7 millions de dollars, qui créera un produit pouvant être converti en boulettes de FRD et utilisé par les fabricants d’acier à l’aide de FRD/EAF.

Le projet propose d’utiliser des technologies éprouvées pour rebroyer le concentré de minerai de fer avant de l’envoyer dans un processus de flottation inverse pour éliminer la silice des oxydes de fer, tout en réduisant la consommation d’énergie et en améliorant la récupération de fer par rapport aux schémas de traitement classiques.

Ce projet, qui aura accès à l’hydroélectricité renouvelable, est conçu pour être neutre en carbone. Avec ce processus, le minerai de fer de Bloom Lake atteindra une teneur en fer d’environ 69 %, supérieure à sa haute teneur actuelle de 66,2 % et en faisant l’un des produits de minerai de fer affichant la plus haute pureté sur le marché mondial. « Ce chiffre peut ne pas paraître si élevé. Toutefois, il faut tenir compte du fait que le minéral que nous extrayons est de l’hématite, et le maximum théorique est d’environ 70 %. En effet, dans le sol, l’hématite est un mélange d’oxygène et de minerai de fer », expliquait M. Cataford. « Lorsque la teneur atteint 69 %, le minéral est en réalité d’une pureté proche de 98,5 % si l’on considère la teneur en oxygène. »

La société a terminé l’étude de faisabilité du projet, et son conseil de direction a récemment approuvé un apport de 10 millions de dollars pour poursuivre les études techniques. « Il faudra envisager une période de construction d’environ 30 mois pour le projet, qui sera une extension de l’usine en exploitation en phase II. Nous devrions pouvoir revenir vers le conseil cet été afin d’obtenir l’approbation du projet et de commencer la construction », ajoutait M. Cataford. En outre, Champion Iron a lancé une étude sur la conversion de son usine récemment acquise de Pointe Noire, au Québec, pour produire des boulettes convenant à la réduction directe. L’étude est menée en partenariat avec un fabricant d’acier international. Les résultats devraient être publiés d’ici la fin de l’année.

Décarboner le système de décarbonation

Le secteur du minerai de fer du Canada s’efforce de fabriquer des produits qui aideront à décarboner le processus de fabrication d’acier. Toutefois, comme les autres sociétés minières, il s’efforce de décarboner ses propres activités. « Nous pouvons faire certaines choses dans l’intégralité de la chaîne de valeur pour faire partie de la solution », indiquait Mme Vo. « Nous pouvons par exemple être plus respectueux de l’environnement dans nos activités minières, électrifier notre équipement mobile et améliorer la transformation en boulettes. De nombreuses études passionnantes seront présentées cette année au North American Iron Ore Symposium. Nous nous trouvons à un moment crucial où nous devons agir. C’est l’occasion pour nous d’échanger des idées, de voir ce qui peut être fait et de discuter en tant qu’industrie de la décarbonation. »

Le secteur du minerai de fer au Canada adopte des approches innovantes pour remplacer les combustibles fossiles dans ses exploitations. Parmi ces approches figurent un projet d’IOC de 16,9 millions de dollars pour tester des torches à plasma fonctionnant à l’hydroélectricité à son usine de bouletage, et le remplacement par ArcelorMittal Exploitation minière Canada de son mazout lourd à l’usine de Port-Cartier par de l’huile de pyrolyse fabriquée à partir de déchets de bois. « Nous prévoyons de remplacer tous les combustibles fossiles et d’atteindre la neutralité carbone dans notre production de boulettes de FRD », indiquait M. Mobwano. « Pour moi, en tant que travailleur minier, cette décarbonation donne un but au secteur minier. Il ne s’agit pas uniquement de creuser un trou et d’amasser de l’argent. Il s’agit de creuser un trou à la poursuite d'un but, celui de fournir de l’acier aux prochaines générations. C’est enthousiasmant de savoir que nous sommes au premier plan de ce processus, que nous toutes et tous, de le secteur du minerai de fer, contribuerons à un avenir plus vert. »

Du point de vue d’une petite société d’exploration telle que High Tide Resources, qui dirige deux projets dédiés au lithium (Clearcut au Québec et Big Bang en Ontario) ainsi que Labrador West, son projet phare d’exploitation du minerai de fer dans la région de la province où se situe la fosse du Labrador, la transition vers la décarbonation qui se produit dans le secteur de l’exploitation du minerai de fer et de la fabrication d’acier crée des possibilités intéressantes, expliquait Steve Roebuck, directeur général et président intérimaire de la société. « Nous occupons une place qui nous permet d’envisager l’utilisation de technologies innovantes dans notre projet pour réduire notre empreinte carbone dès le départ », indiquait-il.

Par ailleurs, « c’est aussi l’occasion d’essayer de faire quelque chose et de prévoir différemment, sans nécessairement suivre le modèle éprouvé qui consiste à être aussi grand que possible », indiquait-il. « Dans une perspective modulaire, on peut commencer une production de fer écologique à haute teneur à 50 000 ou 100 000 tonnes par an. Si les résultats sont positifs, on peut élargir nos activités avec des modules supplémentaires. Supposons que l’on fabrique un produit à base de fer écologique qui présente une grande valeur par rapport au concentré et aux boulettes. En étant modulaire, petit et agile, on peut continuer à augmenter la production et à terme, produire un million de tonnes d’un produit, mais à cinq fois, voire plus, de sa valeur. Ainsi, on finit par générer les mêmes revenus qu’une exploitation de minerai de fer traditionnelle. Parfois, mieux vaut penser plus petit et plus écologique. »

La grande question

Les possibilités pour le minerai de fer écologique au Canada sont bien plus importantes que ne le pensent beaucoup de personnes, déclarait Theo Yameogo, responsable des mines et des métaux pour les Amériques et le Canada à Ernst & Young. Le secteur du minerai de fer au Canada présente l’avantage d’avoir accès à de l’hydroélectricité propre, de disposer d’un environnement réglementaire rigoureux respectant des normes ESG élevées, et de bénéficier d’une main-d’œuvre hautement qualifiée et expérimentée. Par ailleurs, le transport de son produit vers le marché européen est bien plus court que pour d’autres grands producteurs de minerai de fer comme le Brésil et l’Australie.

« Compte tenu de la chaîne de valeur de notre production de minerai de fer, des normes élevées en matière de gouvernance et de notre emplacement géographique, nous avons la possibilité de promouvoir notre minerai de fer écologique pour la décarbonation », ajoutait-il. « Nous ne sommes pas un producteur majeur de minerai de fer à l’échelle internationale, mais nous pouvons produire davantage. Le système doit nous soutenir et nous aider à promouvoir l’idée selon laquelle le minerai de fer canadien est, de fait, très intéressant. »

Parallèlement, l’industrie du minerai de fer du Canada s’insurge contre l’exclusion par le gouvernement fédéral du minerai de fer de sa liste des minéraux critiques, indiquait M. Cataford. « S’il met l’accent sur l’exploitation minière et le traitement responsables des ressources de minerai de fer présentes dans la fosse du Labrador, le Canada peut considérablement renforcer la décarbonation de l’industrie sidérurgique et, par là même, renforcer son leadership dans la lutte contre le changement climatique », disait-il. « L'industrie sidérurgique devient écologique, elle souhaite réduire son empreinte carbone. Les technologies de fabrication de l’acier utilisant la réduction directe et les fours électriques à arc sont éprouvées, fiables et permettent aux producteurs de rapidement réduire leurs émissions de GES. Pour être véritablement efficace, cette technologie requiert un approvisionnement en fer à haute pureté, et nous occupons une place stratégique pour répondre à la demande croissante. L’industrie canadienne du minerai de fer travaille main dans la main pour que ce message soit entendu aux niveaux provincial et fédéral. »

Traduit par Karen Rolland