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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Hot Briquetted Iron, HBI

Fer briqueté à chaud HBI Fer de réduction directe acier Industrie hydrogène Décarbonation

Définition

Le Hot Briquetted Iron, en abrégé HBI, est du fer de réduction directe briqueté à chaud. Il s'agit de fer de réduction directe (Direct Reduced Iron, DRI) qui, immédiatement après la réduction, encore à l'état chaud, est comprimé en briquettes en forme de coussin. Selon la définition usuelle dans la branche, cela se fait à plus de 650 °C. La densité apparente d'une briquette individuelle est alors supérieure à 5,0 g/cm³, soit plus de 5 000 kg/m³. Elle est mesurée selon la norme ISO 15968. Le HBI n'est pas de l'acier fini. C'est une matière première métallique qui doit encore être fondue et transformée à l'aciérie.

On peut se représenter ainsi la différence avec le DRI : le DRI non briqueté, souvent appelé en allemand « Eisenschwamm » (éponge de fer), est poreux et présente une grande surface interne. C'est pourquoi il réagit facilement avec l'oxygène de l'air et avec l'eau. Il peut alors s'échauffer et dégager de l'hydrogène gazeux. Le pressage à chaud réduit fortement le volume des pores. Midrex, fournisseur d'installations de réduction directe, indique que le HBI est environ cent fois plus résistant à la réoxydation que le DRI conventionnel, absorbe environ 75 % d'eau en moins et produit moins de fines lors de la manutention. Le HBI n'est toutefois pas totalement inerte. Du HBI détrempé peut s'échauffer temporairement, dégager de l'hydrogène et, dans des espaces de stockage fermés, appauvrir l'air en oxygène.

Production

La base est la réduction directe. Le minerai de fer, le plus souvent sous forme de boulettes de qualité pour la réduction directe, est privé de son oxygène à l'état solide. Contrairement au haut fourneau, le minerai n'est pas fondu. Dans les fours à cuve aujourd'hui répandus, le gaz réducteur est généralement obtenu à partir de gaz naturel. C'est un mélange de monoxyde de carbone et d'hydrogène. Les installations plus récentes doivent fonctionner entièrement ou partiellement à l'hydrogène. Pour le HBI, le DRI chaud est extrait du réacteur à 650 °C ou plus. Il est ensuite réparti sur des machines à briqueter : deux cylindres à alvéoles compriment la matière en un cordon de briquettes. Celui-ci est ensuite séparé en briquettes individuelles et refroidi.

Plusieurs grandeurs sont importantes pour la qualité : la teneur totale en fer, la part de fer métallique, le taux de métallisation, la teneur en carbone, la gangue (c'est-à-dire les éléments accompagnateurs non réductibles comme la silice) ainsi que la densité et la résistance des briquettes. Le code maritime pour les cargaisons solides en vrac (code IMSBC) décrit la matière comme des briquettes formées à chaud contenant au moins 88 % en masse de fer total. La masse volumique en vrac, c'est-à-dire la densité d'un tas versé en vrac, est d'environ 2 500 à 3 300 kg/m³ selon l'IIMA. Le carbone facilite la fusion ultérieure. Des teneurs très élevées compliquent toutefois la densification : selon Midrex, au-delà de 3,0 % de carbone, la densité requise de 5,0 g/cm³ ne peut peut-être plus être atteinte. Le HBI se commercialise en tonnes, et non dans une unité d'énergie.

Pourquoi le HBI existe : transport et stockage

Le HBI est né en réponse à un problème de sécurité du transport maritime. Après que l'Organisation maritime internationale a établi, au début des années 1980, des règles pour l'expédition du DRI, une usine en Malaisie a opté pour le briquetage à chaud. La première cargaison de HBI a été expédiée en 1984. Aujourd'hui, le code IMSBC range le HBI dans une catégorie à part : DRI (A), briquettes formées à chaud. Selon la présentation de Midrex, seule cette forme peut être transportée en mer sans gaz protecteur. Les types de DRI en vrac sont soumis à des exigences plus strictes. Les guides de la branche prescrivent néanmoins des précautions, par exemple la ventilation, l'interdiction de charger sous la pluie et la surveillance de l'hydrogène. Une preuve de la densité est également prévue.

Distinction par rapport aux notions voisines

  • Le DRI est le terme générique pour le fer de réduction directe. Le HBI en est une forme densifiée, mieux adaptée au transport. Il existe en outre le DRI froid (CDRI) et le DRI chaud (HDRI), qui est acheminé directement vers une aciérie voisine.

  • La fonte brute est produite au haut fourneau ou par réduction en bain de fusion sous forme de bain riche en carbone. Le HBI, en revanche, n'est jamais fondu et ne contient donc pas d'impuretés issues du coke ou des fondants.

  • La ferraille d'acier est de l'acier recyclé. Selon son origine, elle contient des éléments d'accompagnement comme le cuivre, l'étain, le nickel ou le chrome, qui se laissent difficilement éliminer. Le HBI contient peu de ces éléments, pour autant que le minerai soit pur.

  • Les boulettes de minerai de fer sont encore du minerai oxydé et non du fer métallique. Elles sont la matière de départ de la réduction directe.

Utilisation à l'aciérie

Le HBI est utilisé surtout dans le four à arc électrique. Il y dilue les éléments d'accompagnement et le soufre provenant de la ferraille. Cela permet d'obtenir des nuances d'acier de haute qualité, par exemple pour les aciers plats, qui ne seraient pas atteignables de manière fiable avec de la seule ferraille de récupération. Cela permet toutefois aussi d'utiliser une ferraille moins chère pour des nuances simples. Comme les briquettes sont denses, elles traversent rapidement la couche de laitier. Elles peuvent être enfournées par charges ou en continu. Les hauts fourneaux peuvent aussi utiliser du HBI pour consommer moins de coke. Dans le four électrique, on a toujours besoin d'électricité, de chaux, d'agents d'alliage et, le plus souvent, de porteurs de carbone. Comme le HBI apporte de la gangue, il se forme en outre du laitier. Un minerai pauvre en gangue est donc particulièrement important pour cette filière.

Besoin en énergie et système électrique

Si l'hydrogène est produit par électrolyse, chaque tonne de HBI recèle un important besoin d'électricité en amont. Une étude de procédé très citée (Vogl et al., 2018) retient environ 51 kg d'hydrogène, pertes comprises, et environ 3,48 MWh d'électricité par tonne d'acier liquide. L'électrolyseur en requiert la plus grande part. Extrapolé, cela représente environ 3,5 TWh de besoin d'électricité supplémentaire par million de tonnes d'acier. Ces valeurs sont des hypothèses de modèle. Le besoin réel dépend du rendement de l'électrolyse, de l'excès d'hydrogène dans le réacteur, de la part de ferraille et de l'intégration de la chaleur. L'étude souligne en outre que l'hydrogène comme le HBI peuvent être stockés. La production peut ainsi réagir avec plus de flexibilité à une offre d'électricité fluctuante.

Pour le système électrique, il est déterminant que le HBI sépare géographiquement la réduction et la production d'acier. La réduction peut avoir lieu là où se rencontrent électricité renouvelable bon marché, minerai, eau et un port. L'aciérie fond ensuite les briquettes ailleurs. L'électricité destinée à la production d'hydrogène est alors consommée dans le pays exportateur. Les statistiques nationales de consommation d'électricité et d'émissions du pays importateur ne reflètent pas cette chaîne amont. Pour les régions industrielles, cela modifie la planification des réseaux d'électricité et d'hydrogène. Cela peut aussi signifier que de la valeur ajoutée quitte l'étape de la réduction.

Bilan climatique : le HBI n'est pas automatiquement vert

Le HBI décrit seulement une forme de matière, pas un profil climatique. Le HBI à base de gaz naturel génère moins de CO₂ que la filière haut fourneau, mais n'est pas exempt d'émissions. Selon l'étude citée, la réduction directe à base d'hydrogène peut descendre à seulement quelques pour cent des émissions de CO₂ d'un haut fourneau. La condition est une électricité d'origine renouvelable. Si l'hydrogène est en revanche produit par vaporeformage à partir de gaz naturel ou avec de l'électricité du réseau à forte empreinte fossile, l'avantage s'amenuise ou disparaît complètement. La désignation de HBI vert ou le rattachement à l'acier vert (Green Steel) exige donc des justificatifs : sur l'origine de l'hydrogène et de l'électricité, sur la fabrication des boulettes et sur le transport. Une analyse du cycle de vie saisit cette chaîne de la manière la plus complète. Le HBI n'est pas non plus un vecteur d'hydrogène : il ne contient pas d'hydrogène utilisable. C'est du fer métallique qui est commercialisé, et l'hydrogène n'est qu'un agent de procédé.

Réglementation dans l'UE (état : novembre 2026)

Dans l'UE, le fer de réduction directe relève de la position NC 7203, qui comprend aussi le HBI. Il fait ainsi partie des produits en fer et en acier du mécanisme d'ajustement carbone aux frontières (MACF, en anglais CBAM, règlement (UE) 2023/956). Depuis le début de la phase définitive, le 1er janvier 2026, les importateurs doivent restituer des certificats CBAM pour les émissions intrinsèques. Pour le fer et l'acier, seules les émissions directes sont en principe prises en compte. Les émissions indirectes liées à la consommation d'électricité ne comptent pas ; une exception s'applique par exemple au minerai aggloméré (Sinter). Pendant la phase transitoire jusqu'à fin 2025, les importateurs devaient en revanche déclarer aussi les émissions indirectes. Les émissions amont de l'hydrogène qui sont prises en compte dans un cas particulier dépendent des actes d'exécution. Cette question doit être examinée séparément pour chaque produit.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 12.11.2026 05:06

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