Actuellement, l'industrie britannique de la terre cuite explore activement l'utilisation de l'hydrogène pour décarboner la production de briques, tout comme l'industrie britannique de la céramique dans son ensemble. Son association professionnelle, Ceramics UK, anciennement British Ceramic Confederation (BCC), qui représente 90 % des producteurs britanniques de céramique, a souligné la pertinence de l'hydrogène pour atteindre des conditions de production climatiquement neutres en janvier 2024, en publiant la Feuille de route pour la décarbonisation de la fabrication de la céramique au Royaume-Uni.
Ceramics UK mène actuellement des recherches sur l'utilisation de l'hydrogène, tout comme plusieurs producteurs de briques.
Rôle prévu de l'hydrogène dans la décarbonation de l'industrie britannique de la terre cuite dans la Feuille de route
La Feuille de route de Ceramics UK illustre le potentiel maximal de réduction des émissions du secteur britannique de la céramique, sous réserve d'un contexte de décarbonation favorable. Concernant les émissions directes liées au combustible de cuisson, l'hydrogène devrait être le principal contributeur à la réduction des émissions de CO2. Alors que l'électrification à grande échelle et la bioénergie, dans une moindre mesure, devraient contribuer à hauteur d'environ 40 %, l'hydrogène devrait représenter environ 60 % des réductions d'émissions liées au changement de combustible. Concernant les réductions totales d'émissions de Scope 1/2, l'hydrogène devrait toujours représenter 36 %. En résumé, l'hydrogène sera indispensable au secteur britannique de la céramique et de la brique. Par conséquent, la feuille de route conclut : « La distribution et l'utilisation de l'hydrogène par l'industrie (sur ses sites dispersés) sont cruciales pour l'avenir de la fabrication de céramique au Royaume-Uni. En tant qu'application difficile à réduire, la céramique devrait être une application prioritaire. »
L'hydrogène est considéré comme la principale alternative future au gaz naturel, principal combustible actuellement utilisé. Pour y parvenir, le développement de la chaîne d'approvisionnement et du marché de l'hydrogène, y compris les infrastructures et la distribution de l'approvisionnement, est considéré comme une condition préalable essentielle à son adoption commerciale par les entreprises. Ce réseau doit se concentrer sur les pôles industriels et s'étendre également aux zones dispersées. Enfin, l'autoproduction d'hydrogène vert est citée comme une source possible, bien qu'il s'agisse d'une variante plus improbable.
Bien qu'encore à ses débuts, un réseau complet d'hydrogène, axé sur le transport, le stockage et le mélange potentiel avec les réseaux de gaz existants, est en cours de développement au Royaume-Uni. Selon l'Energy Networks Association (ENA), la conversion des réseaux de gaz existants serait la solution la plus rentable, notamment pour les industries décentralisées comme l'industrie de la brique. Des questions clés telles que l'approvisionnement neutre en CO2 et une tarification économiquement viable sont en cours de discussion. Selon l'ENA, l'approvisionnement initial devrait être axé sur l'hydrogène bleu et l'utilisation du captage et du stockage du carbone (CSC). Le prix de l'hydrogène devrait être inférieur à celui du gaz naturel plus CO2 afin de gérer le risque d'une adoption prématurée.

Par ailleurs, la viabilité de la cuisson à l'hydrogène est en cours d'évaluation (comme alternative aux fours à gaz naturel), avec des essais en cours dans le secteur de la céramique au Royaume-Uni. Plusieurs projets et activités à petite échelle (par des consortiums et des entreprises individuelles) sont en cours à ce jour, allant de mélanges 20 % hydrogène/80 % gaz naturel à des approvisionnements 100 % hydrogène.
Le projet hydrogène de Ceramics UK franchit une étape importante : un four pilote sur mesure fonctionnant avec succès à 100 % hydrogène
Dans un article publié sur son site web le 24 janvier 2025, Ceramics UK a annoncé qu'une étape clé de son projet hydrogène, « Démonstration de l'hydrogène dans le secteur de la céramique », avait été franchie. Après la mise en service réussie du four pilote sur mesure, celui-ci fonctionne désormais à 100 % hydrogène. Les essais de cuisson à l'hydrogène de produits céramiques fabriqués par les membres ont officiellement commencé.
« Il s'agit d'un tournant dans notre démarche vers un avenir durable pour l'industrie céramique britannique », ajoute Robert Flello, PDG de Ceramics UK. « Le fonctionnement réussi du four pilote sur 10 % hydrogène
Forterra réalise des essais réussis avec un mélange d'hydrogène de 5 à 20 %
Selon un communiqué de presse publié sur le site web d'Air Products, leader mondial des gaz industriels, l'entreprise a récemment collaboré avec Forterra, fabricant britannique de premier plan de produits de construction essentiels en terre cuite et en béton, sur un essai réussi visant à réduire les émissions de carbone lors de son processus de production en introduisant des niveaux de mélange d'hydrogène pour alimenter ses fours à briques.
Sur son site de production de Red Bank à Measham, en Angleterre, Forterra a testé un mélange allant jusqu'à 20 % d'hydrogène avec 80 % de gaz naturel comme alternative au gaz naturel pur dans ses fours.
« Réduire nos émissions de carbone est au cœur de notre mission, mais nous devons veiller à ne pas compromettre la qualité de nos produits », a déclaré David Manley, responsable du développement durable chez Forterra. Pour réduire nos émissions, nous avons étudié plusieurs options, dont l'électrification et la biomasse. Ces deux options joueront un rôle de soutien dans notre stratégie à long terme, mais il est rapidement devenu évident que l'hydrogène était la solution la plus efficace pour atteindre nos objectifs de décarbonation à long terme.
Supervisant des essais utilisant un four 100 % gaz naturel comme variable de contrôle, Forterra a utilisé l'hydrogène à des taux compris entre 5 et 20 %, augmentant le volume d'hydrogène utilisé au fur et à mesure de l'avancement du projet pilote. L'ajout progressif d'hydrogène a permis de déterminer dans quelle mesure l'hydrogène pouvait être introduit et utilisé efficacement dans le processus de production. Avec un mélange à 20 % d'hydrogène, la couleur, la consistance ou la qualité des briques n'ont pas été affectées.
Enthousiasmé par les résultats de l'essai, Manley a annoncé la réalisation d'autres essais : « Nous étudions actuellement la possibilité de réaliser un essai similaire sur un four légèrement plus petit, mais avec des mélanges d'hydrogène allant jusqu'à 100 %, ainsi que la manière dont nous pourrions remplir nos fours plus grands à l'avenir. »
Détails des tests
Selon Forterra, au lieu de construire des fours spécifiques aux essais, les machines existantes ont été utilisées pour vérifier si les équipements de four existants pouvaient s'adapter au nouveau mélange d'hydrogène. David Fox, responsable de l'ingénierie des immobilisations chez Forterra, est heureux d'annoncer que le mélange à 20 % d'hydrogène est entièrement compatible avec les équipements de four existants. M. Fox trouve cela encourageant : « Nos équipements de four ont généralement une durée de vie comprise entre 25 et 40 ans : leur remplacement engendrerait des coûts carbone importants.»
Afin d'assurer la cohérence du processus de test, Forterra a testé ses briques Measham chamois et ses briques Desford rouges, en accordant une attention particulière au maintien de leur teinte rouge caractéristique. En tant qu'agent réducteur, l'hydrogène peut réduire l'oxydation dans le four et donc potentiellement affecter la coloration finale de la brique. Pour compenser ce phénomène, les niveaux d'oxygène ont dû être soigneusement surveillés et ajustés pendant les essais, afin de garantir le maintien de la teinte rouge intense et réputée de la brique finale.
Pour réaliser les essais de mélange d'hydrogène, Air Products a fourni une installation de stockage d'hydrogène et un système de régulation de pression et de débit.
Perspectives à long terme
L'impact d'un four à hydrogène sur les émissions de carbone pourrait être, selon Manley, considérable : « Si nous pouvions faire fonctionner un four à 100 % d'hydrogène, nous pourrions réduire nos émissions de carbone de 40 à 45 %. C'est considérable, mais nos centrales mobiles offrent également des opportunités : l'introduction de piles à combustible pourrait réduire nos émissions de carbone de 8 à 10 %. Cela signifie que nous pourrions atteindre une réduction totale d'environ 55 % de nos émissions de carbone grâce à l'introduction de l'hydrogène. Cela contribuerait à faire de Forterra un leader du secteur en matière de décarbonation. »
Michelmersh et HyBrick
Michelmersh, autre grand producteur britannique de briques, a également mené des tests sur l'hydrogène avec HyBrick, un projet de faisabilité de briques cuites à l'hydrogène vert, comme l'indique un article de blog de novembre 2024. L'objectif était de prouver que l'hydrogène pouvait remplacer le gaz naturel pour cuire des briques en terre cuite tout en conservant les mêmes propriétés techniques. L'objectif était de réduire de 60 % ou plus les émissions de carbone liées à la cuisson des briques en terre cuite.
Les tests ont été réalisés sur le produit phare de Michelmersh, Freshfield Lane First Quality Multi. Par conséquent, les briques cuites d'essai devaient répondre aux critères suivants :
- Résistance à la compression supérieure à 27 N/mm²
- Absorption d'eau inférieure ou égale à 12 %
- Classification F2 : résistance au gel (adaptée à toutes les conditions)
- Conductivité thermique de 0,51 W/m*K
Pour contrôler les résultats des essais, des briques témoins ont été cuites pendant moins de 20 cycles afin de garantir leur conformité aux exigences et caractéristiques techniques et esthétiques, et de déterminer les émissions de carbone de référence et les spécifications du produit à l'aide du brûleur compatible hydrogène.
Essais HyBrick
Pour réaliser les essais de cuisson à l'hydrogène, Michelmersh a modernisé un petit four indépendant utilisé dans son usine de Freshfield Lane pour la fabrication de briques de formes spéciales. De plus, il a été vérifié que le four pouvait supporter les différences de température de flamme, de vitesse de combustion et les besoins en air de combustion avec des niveaux d'humidité plus élevés, exercer un meilleur contrôle sur la courbe de cuisson et aspirer davantage d'oxygène pour créer un flux d'air. Cela a nécessité le remplacement des brûleurs, la fabrication d'un skid pour réduire la pression d'hydrogène et d'autres modifications permettant aux ingénieurs de mesurer et de contrôler précisément la courbe de cuisson. Le passage du gaz naturel à l'hydrogène a nécessité un ajustement de la courbe de cuisson.
Michelmersh a également pris en charge les mesures d'hygiène et de sécurité. Le four modernisé a été utilisé dans un espace non clos, permettant à toute fuite d'hydrogène de se dissiper dans l'air, évitant ainsi toute accumulation dangereuse. Plusieurs dispositifs de sécurité intégrés au skid ont été conçus et installés pour couper le flux d'hydrogène en cas de fuite. De plus, Michelmersh a investi dans de nombreuses études de risques et d'opérabilité (HAZOP), des détecteurs de fuites et de flammes, ainsi qu'un système d'alerte à ultrasons alertant les personnes sur l'ensemble du site en cas de fuite d'hydrogène ou de flamme détectée à l'extérieur du four.
Michelmersh a réalisé trois essais de cuisson utilisant de l'hydrogène 100 % vert comme combustible.
Résultats et perspectives
Les résultats de ces essais ont dépassé les attentes, entraînant une réduction des émissions de carbone de 81 à 84 % sur les trois essais. Michelmersh est convaincu qu'avec des essais supplémentaires et une optimisation du procédé, ce chiffre pourrait être augmenté. Un pourcentage encore plus élevé pourrait être atteint avec la production d'hydrogène sur site. De plus, les essais futurs pourraient viser à optimiser encore davantage la consommation de carburant du procédé en optimisant davantage la courbe de cuisson et en expérimentant le séchage. D'autres variables pourraient être testées, notamment la configuration des briques à l'intérieur du four pour améliorer la circulation de l'air et l'ajout d'oxygène.
Cependant, Michelmersh précise clairement, vers la fin de l'article, que malgré le succès des essais, l'hydrogène n'est pas la seule voie possible vers la décarbonation, notamment si l'on considère des facteurs importants comme la disponibilité de l'hydrogène vert dans un avenir proche. Comme l'indique l'entreprise : « Avant de nous engager dans cette source de carburant alternative, nous souhaitons explorer d'autres pistes de décarbonation. Le biogaz, le gaz de synthèse, la récupération de chaleur recyclée et les fours électrifiés sont autant d'options potentielles. Leur déploiement pourrait également être plus rapide que celui de l'hydrogène vert, actuellement difficile à produire à l'échelle nécessaire pour répondre à la demande. »
Source ZiegelIndustrie International