À Toulouse, du fer avec du soleil et de l’urée, à petite échelle

À Toulouse, des chercheurs du Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO) ont obtenu du fer avec de la lumière concentrée et de l’ammoniac produit à partir d’urée. Dans leurs expériences, publiées dans le Journal of Cleaner Production, ils ont atteint des taux de réduction de l’oxyde de fer de 90 à 98 %.

L’expérience reste au stade du laboratoire. Elle utilise un simulateur de concentrateur solaire et de l’urée synthétique, pas directement de l’urine collectée. Mais elle prolonge près de dix ans de travaux du LPCNO sur une métallurgie où le charbon ne fournirait plus ni la chaleur ni le réducteur chimique nécessaire pour extraire l’oxygène du minerai.

L’équipe toulousaine avait d’abord testé cette réduction sous lumière concentrée avec de l’hydrogène, puis avec de l’ammoniac. En 2025, elle obtenait déjà plus de 95 % de réduction sur des pellets de minerai de fer industriel exposés à un flux lumineux concentré et à de l’ammoniac. La nouvelle étape consiste à obtenir ce réducteur à partir d’urée.

Deux méthodes ont été testées. L’urée peut être chauffée directement pour dégager de l’ammoniac. Elle peut aussi être décomposée dans l’eau grâce à l’uréase, une enzyme présente notamment dans des graines de soja ou de pastèque broyées. Une partie de l’ammoniac se transforme ensuite en hydrogène au contact des espèces de fer. Le soleil, lui, fournirait directement la chaleur par concentration du rayonnement.

Cette approche se distingue de la principale voie industrielle de décarbonation de la sidérurgie. Celle-ci mise notamment sur la réduction directe du minerai à l’hydrogène, au prix d’importants besoins en électricité bas-carbone et d’un surcoût encore marqué pour les premières installations. À Toulouse, l’équipe explore plutôt une métallurgie conçue autour de ressources locales beaucoup plus limitées.

Cette contrainte conduit au chiffre le plus frappant de l’étude. Si toute l’urine humaine disponible était consacrée à ce procédé, elle permettrait de fabriquer environ 15 kg de métal par personne et par an. La production mondiale actuelle d’acier tourne autour de 250 kg par habitant.

Le plafond n’est donc pas une difficulté que l’équipe espère simplement faire disparaître par une future montée en puissance. Il fait partie de son choix de recherche : explorer ce que pourrait produire une technologie conçue à partir de ressources renouvelables disponibles, plutôt que chercher d’abord à reproduire les volumes actuels.

Cela laisse entières les questions d’une filière réelle : collecte de l’urine, fonctionnement avec du soleil naturel, coûts, continuité de production et usages possibles à cette échelle. Le LPCNO a pour l’instant démontré quelque chose de plus précis : dans un réacteur toulousain, lumière concentrée et urée peuvent effectivement accomplir l’étape chimique qui transforme un oxyde de fer en fer.