1 050 °C grâce à la lumière du soleil : de meilleurs hauts fourneaux pour la production d'acier

La température de fusion du fer est légèrement inférieure à 1 050 °C (1 900 °F). Les hauts fourneaux fonctionnent généralement à des températures d'environ 2 000 °C (3 600 °F) ou plus.

En revanche, les records de concentration pure de la lumière solaire ont été jusqu'à présent nettement inférieurs, malgré de grands efforts. Les centrales thermiques solaires, par exemple, qui ne produisent que de la vapeur d'eau, n'atteignent que 400 à 500 °C environ.

Pour dépasser nettement la barre des 1 000 degrés, le chauffage direct d'un four adapté nécessite une concentration de lumière solaire environ mille fois supérieure. Si ce four est recouvert de quartz, la moitié de la concentration suffit.

Des chercheurs de l'ETH Zurich ont réussi à le chauffer à plus de 1 000 °C avec seulement 136 fois la concentration d'énergie solaire. Ce résultat a été obtenu en enveloppant le haut-fourneau d'un matériau spécial semi-transparent.

La couche chargée d'absorber l'énergie thermique est recouverte d'un quartz ou d'un matériau similaire adapté avec précision, qui ne capte que les longueurs d'onde nécessaires au chauffage.

Cette "astuce" permet de maintenir la surface relativement froide, alors que des températures élevées sont atteintes au point crucial. Dans ce cas, la température extérieure est restée inférieure à 500 °C, alors que 1 050 °C ont été mesurés dans le four lui-même. Les pertes dues au refroidissement inévitable de la surface sont donc plus faibles.

La prochaine étape consiste à atteindre la barre des 3 000 °C (5 000 °F). À cette température, il serait possible de traiter une large gamme de métaux qui nécessiteraient autrement un haut fourneau classique.

Il ne serait plus nécessaire d'utiliser des combustibles fossiles et l'efficacité du système serait extrêmement élevée. En effet, l'hydrogène et le charbon ne sont si riches en énergie que parce qu'ils ont été initialement produits à l'aide de la lumière du soleil, soit par hydrolyse, soit par la croissance des plantes, il y a quelques millions d'années.

Si l'on utilise directement la lumière du soleil, il n'y a pas d'étapes intermédiaires entre la lumière et un haut fourneau à température de fonctionnement. Les économies de CO2 et, surtout, d'énergie seraient énormes.