Carbonate de calcium

Le carbonate de calcium est le squelette minéral du monde vivant macroscopique. Il forme les coquilles des mollusques, les exosquelettes des coccolithes phytoplanctoniques (qui couvrent ~30 % du carbone océanique fixé), les tests des foraminifères, les coraux scléractiniaires et les os fossilisés. À grande échelle, ces accumulations biologiques se compactent en calcaires sédimentaires — environ 4 % du volume de la croûte terrestre — d'où sont taillés depuis 5 000 ans les pierres de construction, le marbre des sculptures grecques (Pentélique, Carrare), la craie des falaises de l'Albâtre et les murets ruraux d'Europe occidentale.

Industriellement, CaCO₃ est consommé à environ 200 Mt/an. Son application la plus massive est la production de chaux vive CaO par calcination à 900 °C : CaCO₃ → CaO + CO₂. Cette réaction émet ~440 kg de CO₂ par tonne de chaux produite — émissions intrinsèques à la chimie du carbonate, indépendantes de la source d'énergie utilisée. La filière cimentière (procédé Portland), qui en aval transforme CaO en silicates de calcium, représente à elle seule ~7-8 % des émissions mondiales de CO₂, ce qui en fait le second contributeur industriel après l'acier. Les voies de décarbonation envisagent des ciments alternatifs (géopolymères, sulfo-aluminates), la capture-stockage du CO₂ de cuisson, ou la substitution partielle par des cendres volantes et laitiers.

Dans la chimie atmosphérique-océanique contemporaine, CaCO₃ joue un rôle central dans le bilan carbone : la dissolution accélérée des coquilles calcaires par l'acidification océanique (le pH de surface est passé de 8,2 à 8,1 depuis 1850) menace les organismes marins fixant CaCO₃ et représente la principale boucle de rétroaction entre cycle du carbone et chimie marine. Les ptéropodes et coccolithes sont déjà observés en stress de calcification dans les zones polaires.