Dossier Le juste matériau à sa juste place — article 1 sur 10.
Pourquoi 60 % du CO₂ du ciment survivra au four propre
Débranchez une cimenterie de tout combustible fossile. Alimentez-la à 100 % en électricité renouvelable. Elle continuera d’émettre environ 500 kilogrammes de CO₂ par tonne de clinker.
Ce n’est pas un défaut d’ingénierie. C’est une équation chimique.
À retenir en trois lignes
- Environ 60 % du CO₂ du ciment ne vient pas du feu, mais de la décomposition du calcaire lui-même.
- Une seule variable compte : le taux de clinker. Tout le reste en découle.
- Trois portes de sortie existent, dont deux sont déjà industrielles. Une seule figure dans les cours.
L’équation qu’on n’enseigne pas
Le ciment Portland, breveté par Joseph Aspdin en 1824, s’obtient en cuisant un mélange de calcaire et d’argile jusqu’à environ 1 450 °C dans un four rotatif. On en tire le clinker, ce nodule gris qui, broyé et additionné d’un peu de gypse, devient le ciment.
Cette cuisson mobilise deux sources d’émissions bien distinctes, et c’est leur confusion qui fausse tout le débat.
La première, celle que tout le monde voit : le combustible. Porter une matière à 1 450 °C coûte cher en énergie. Historiquement du charbon, du coke de pétrole, aujourd’hui de plus en plus de déchets et de biomasse. Cette part représente grossièrement 40 % du total. Elle est décarbonable : four électrique, hydrogène, biomasse, récupération de chaleur. C’est là que se concentrent les annonces industrielles, parce que c’est là que l’histoire est simple à raconter.
La seconde, celle qu’on ne voit pas : la roche elle-même. Le calcaire est du carbonate de calcium. Sous l’effet de la chaleur, il se décompose :
CaCO₃ → CaO + CO₂
La chaux vive reste dans le four. Le gaz carbonique part dans l’atmosphère. Il n’a jamais brûlé quoi que ce soit : il était dans la pierre.
Faisons le calcul, il tient en une ligne. Le clinker contient environ 65 % de CaO. Les masses molaires donnent 44 g de CO₂ libérés pour 56 g de CaO formés. Soit, par tonne de clinker :
0,65 × (44 / 56) × 1 000 ≈ 511 kg de CO₂
Ce demi-tonne est irréductible tant qu’on part du calcaire. Aucun four propre, aucun mix électrique, aucune subvention ne l’effacera. C’est de la stœchiométrie.
Et pour ceux qui se demandent pourquoi 1 450 °C et pas 900 : la décarbonatation, elle, s’achève vers 900 °C. Les 550 degrés supplémentaires servent à former l’alite — le silicate tricalcique, la phase minérale qui donne au ciment sa résistance à court terme. On ne cuit pas si chaud par habitude. On cuit si chaud pour obtenir un minéral précis.
La seule variable qui compte
De cette chimie découle une règle unique, et un jeune architecte qui la retient a compris l’essentiel du sujet :
L’empreinte carbone d’un ciment est directement proportionnelle à sa teneur en clinker.
Le clinker est le principe actif. Il est aussi, à lui seul, responsable de plus de 90 % des émissions du ciment. Tout le reste — la finesse de broyage, l’optimisation du four, le transport — pèse marginalement.
Voilà pourquoi la course industrielle mondiale ne porte pas sur les fours. Elle porte sur la dilution ou la disparition du clinker.
Les trois portes de sortie
Porte 1 — Diluer le clinker
Remplacer une partie du clinker par des matériaux qui réagissent avec lui sans avoir été décarbonatés.
Le cas d’école est le LC3 (Limestone Calcined Clay Cement), développé par la professeure Karen Scrivener à l’EPFL. Sa recette : environ 50 % de clinker, 30 % d’argile calcinée, 15 % de calcaire, un peu de gypse. L’argile est calcinée autour de 650–750 °C — soit 700 degrés de moins que le clinker, et surtout sans décarbonatation, puisqu’une argile n’est pas un carbonate.
Ce n’est pas une dilution passive. L’interaction entre l’argile calcinée et le calcaire finement broyé forme des carbo-aluminates qui referment la porosité. Le LC3 n’est pas un ciment dégradé qu’on accepterait par vertu : il affiche des résistances comparables, voire supérieures, à un CEM I.
Gain : −35 à −40 % selon les formulations, jusqu’à −50 % face à un CEM I pur. Et il pourrait être produit dans environ 75 % des cimenteries existantes de la planète, sans reconstruction d’usine.
Détail qui mérite d’être connu : l’EPFL a publié la technologie sans la breveter, afin qu’elle soit accessible aux cimentiers du Sud. On y reviendra dans un prochain article, parce que cette décision a des conséquences que peu de gens mesurent.
Même logique chez l’irlandais Ecocem, dont la technologie ACT revendique une réduction du taux de clinker jusqu’à 70 %, avec les équipements existants et sans surcoût. Sa première ligne commerciale mondiale est en construction à Dunkerque : 50 M€, 300 000 t/an à pleine capacité.
Porte 2 — Supprimer le clinker
Plus radical : fabriquer un liant qui n’en contient pas du tout.
Le vendéen Hoffmann Green Cement produit des ciments 0 % clinker. Son H-Iona affiche 161 kg CO₂ par tonne, soit une empreinte divisée par environ cinq. Trajectoire : plus de 50 000 tonnes livrées en 2025, près de 40 000 sur le seul premier semestre 2026.
Dans les Landes, Materrup va chercher ailleurs : un ciment d’argile crue, ni cuite ni flashée, activée chimiquement. 350 kg CO₂/t, soit −40 % face à un CEM II, avec une argile extraite à moins de trente kilomètres de l’usine et un modèle de petites unités décentralisées plutôt que de mégacimenteries.
Porte 3 — Changer de roche
La plus élégante intellectuellement, et la plus fragile industriellement.
Puisque le problème vient du carbonate, partons d’autre chose. Sublime Systems (Massachusetts) remplace le calcaire par des roches silicatées non carbonatées et fabrique son ciment par voie électrochimique, à température ambiante. Pas de four. Pas de décarbonatation. Donc pas de CO₂ de procédé — zéro, pas « réduit ». Brimstone (Californie) suit une voie thermique différente à partir de roches également non carbonatées, avec l’objectif malin de produire un Portland conforme aux normes existantes. Fortera prend le problème par l’autre bout : recycler le CO₂ sortant des fours de son partenaire cimentier pour le minéraliser en un nouveau liant.
Et le captage ?
Le projet Brevik, en Norvège, capte environ 400 000 tonnes de CO₂ par an sur une cimenterie en activité — une première mondiale à l’échelle industrielle. C’est un exploit technique réel.
Mais c’est une réponse au symptôme, pas à la cause : le four continue de tourner à 1 450 °C, la roche continue de se décarbonater, et l’usine continue de consommer autant de granulats. On y reviendra.
Ce que vous pouvez faire lundi matin
Trois gestes concrets, sans attendre que la filière bouge.
Lisez la désignation du ciment. Elle est normalisée et elle vous dit presque tout. CEM I = clinker quasi pur = le pire cas. CEM II/C-M et CEM VI, introduits par la norme NF EN 197-5 en octobre 2021, sont les familles à faible taux de clinker — celles qui accueillent le LC3. Demander un CEM II/C-M plutôt qu’un CEM I ne coûte rien à écrire dans un CCTP.
Réclamez la FDES. Sans fiche de déclaration environnementale dans la base INIES, un produit se voit appliquer des valeurs par défaut pénalisantes. Exiger la FDES, c’est exiger la preuve.
Prescrivez en performance, pas en produit. Un CCTP qui impose une résistance et un plafond d’émissions laisse la porte ouverte aux solutions bas carbone. Un CCTP qui impose « CEM I 52,5 » la ferme pour trente ans.
Les limites — parce qu’un article qui n’en a pas ment
Rien de ce qui précède n’est une baguette magique. Il faut le dire, sous peine de fabriquer la prochaine idée reçue.
Le LC3 dépend de la kaolinite disponible. Toutes les argiles ne se valent pas : la réactivité du métakaolin dépend de la teneur en kaolinite du gisement local. Il y a des territoires où ça marche très bien, et d’autres où ça ne marchera pas.
Deux piliers historiques du ciment bas carbone sont en train de disparaître. Le laitier de haut fourneau est un coproduit de la sidérurgie au charbon ; les cendres volantes, un coproduit des centrales à charbon. Décarboner l’acier et sortir du charbon — ce qu’il faut faire — tarira ces deux ressources. Le paradoxe est vertigineux et il est rarement énoncé.
Moins de clinker signifie souvent une montée en résistance plus lente. Sur un chantier, cela veut dire des cycles de coffrage rallongés, donc des jours de grue, donc de l’argent. La résistance des entreprises n’est pas de l’obscurantisme : c’est du planning.
La norme est le vrai goulot d’étranglement. La révision de l’EN 197-1 est restée bloquée à Bruxelles, retardant l’arrivée sur le marché de ciments pourtant validés. Et la certification NF impose 24 prélèvements par an, par un organisme tiers, dans chaque cimenterie. C’est pour cela qu’un ciment normalisé en 2021 n’était toujours pas disponible partout en 2025.
La voie deeptech est financièrement fragile. En mars 2026, Sublime Systems a licencié les deux tiers de ses effectifs après l’annulation d’une subvention fédérale — alors même que sa technologie fonctionne et qu’elle avait signé avec Holcim et Microsoft. Une innovation techniquement validée n’est pas une innovation acquise.
Enfin, et surtout : rien de tout cela ne réduit d’un gramme la consommation de sable et de graviers. Un béton parfaitement décarboné continuerait de mobiliser environ vingt milliards de tonnes de granulats vierges par an dans le monde. C’est le sujet du prochain article.
Une question, pour finir
Si l’empreinte du ciment tient en une seule variable — le taux de clinker — pourquoi cette variable n’apparaît-elle dans presque aucun CCTP français, alors qu’elle s’écrit en quatre caractères ?
Sources
Heidelberg Materials — inauguration de Brevik CCS : https://www.heidelbergmaterials.com/en/pr-2025-06-18
Infociments — Les ciments bas carbone : de nouveaux mélanges ternaires : https://www.infociments.fr/reduire-les-emissions-de-co2/les-ciments-bas-carbone-de-nouveaux-melanges-ternaires
Actu-Environnement — Les argiles calcinées, un substitut connu au clinker : https://www.actu-environnement.com/ae/news/argiles-calcinees-sont-un-substitut-connu-au-clinker-dans-production-de-ciment-47286.php4
ACPresse — EN 197-1 : la norme ciment coincée à Bruxelles : https://www.acpresse.fr/en-197-1-norme-ciment-coincee-bruxelles/
RMI — Unleashing the Potential of Limestone Calcined Clay Cement : https://rmi.org/unleashing-the-potential-of-limestone-calcined-clay-cement/
Center for American Progress — LC3 publié sans brevet par l’EPFL : https://www.americanprogress.org/article/cement-and-concrete-companies-leading-the-net-zero-transition/
Ecocem — technologie ACT, usine de Dunkerque : https://www.ecocemglobal.com/new-european-assessment-document-is-a-significant-step-forward-for-ecocems-breakthrough-act-technology/
ACPresse — Hoffmann Green, ciment sans clinker : https://www.acpresse.fr/hoffmann-green-signe-une-annee-record-avec-son-ciment-0-clinker/
L’Usine Nouvelle — Materrup, ciment d’argile crue : https://www.usinenouvelle.com/article/materrup-cimente-a-l-argile-crue.N1789297
World Resources Institute — procédés bas carbone : Sublime, Brimstone, Fortera : https://www.wri.org/insights/low-carbon-cement-technology
Department of Energy — projet Sublime Systems, Holyoke : https://www.energy.gov/cmei/oced/industrial-demonstrations-program-selected-and-awarded-projects-cement-and-concrete
Prochain article de la série : « Avec un ciment bas carbone, le béton est réglé. » Non. Il en reste un autre, et il pèse vingt milliards de tonnes par an.