L’aluminium est aujourd’hui présent dans toute sorte d’applications allant du BTP à l’aéronautique en passant par l’automobile, l’alimentaire et la cosmétique. Pourquoi un tel engouement ? Pour le comprendre, il faut partir aux origines de l’aluminium depuis son état primaire avant extraction minière.
Le succès de l’aluminium s’explique tout d’abord par son abondance : classé N°1 du métal en profusion sur la croûte terrestre et N°3 des éléments terrestres après l’oxygène et le silicium ! N°2 dans l’utilisation industrielle (après le fer sous forme d’acier principalement).
Pas mal pour un matériau paraissant banal !
D’où provient l’aluminium ?
L’aluminium ne se présente malheureusement pas en lingots dans la nature. Se combinant de multiples façons avec son environnement, sa configuration naturelle et « préférée » reste la bauxite. Un minerai présent dans les presque 4 coins du monde sous les compositions majeures suivantes :
Les principaux pays qui exploitent la bauxite sont l’Australie, la Chine, le Brésil, l’Inde et la Guinée. A eux seuls, 80% du volume extrait, supérieur à 200 millions de tonnes par an !
La production d’aluminium quant à elle est l’affaire de la Chine, la Russie et le Canada avec plus de 40 millions de tonnes d’aluminium par an soit le poids d’une voiture citadine par seconde ! Et plus de 65% de ce volume à elles trois. Difficile dans ces circonstances de se fournir localement !
La source de l’aluminium provient d’extraction minière qui consiste à exploiter la bauxite pour en extraire le composé contenant l’aluminium (symbole chimique : Al), ici sous forme d’oxyde hydraté dont on va extirper l’alumine (Al203). Il y a de la chimie dans l’air : en effet, parmi les procédés courants, le plus utilisé est la dissolution de la bauxite dans de la soude (NaOH) et une réaction est provoquée : Al2O3·(H2O) + 2 OH− → 2 AlO2− + 2 H2O et Al2O3·(H2O)3 + 2 OH− → 2 AlO2− + 4 H2O, réaction qui est laissée reposée puis se reforme Al2O3·(H2O)3 qui est portée à haute température (calcination à 1050°C) pour former l’alumine (Al2O3 )
L’aluminium est ensuite extrait par électrolyse : l’alumine est introduite dans des cuves d’électrolyse avec des additifs à base de fluor notamment afin d’abaisser le point de fusion de 2 040 °C à 960 °C. oui l’alumine est une dure à cuire !
Vous l’avez sûrement remarqué, il faut 4 à 5 unités de bauxite pour produire une unité d’aluminium. Ce processus est très gourmand en énergie et est émetteur de gaz à effet de serre. Des installations dernier cri permettent de réduire ces effets, cependant une alternative existe liée à une caractéristique de l’aluminium : 100% recyclable, presque à l’infini et sans altération de ses caractéristiques et propriétés. Une piste à privilégier dans un monde à ressources finies.
Le recyclage de l’aluminium :
L’aluminium recyclé consomme 5% de l’énergie qu’il aura fallu à l’extraire du minerai de bauxite. Le tri de l’aluminium est donc un enjeu majeur. Ce que nous savions en 2012 :
- plus de 80% des composants automobiles sont recyclés en France (proche de 95% à ce jour)
- environ 40 % de l’aluminium consommé par les ménages est recyclé
Les ménages sont effet aussi grands consommateurs d’aluminium, sous différentes formes : papier d’aluminium, barquettes alimentaires et pour les plus connues les cannettes et capsules de café.
Les cannettes ne sont recyclées qu’aux trois quart au mieux et les capsules de café qu’au tiers pour des phases utiles relativement courtes (ex : 60 jours en moyenne pour une cannette pour plus de 20 millions de cannettes par an recyclées, soit de quoi réaliser sans problème un Airbus A380, contre 18 ans pour une automobile à titre de comparaison, avec 1 million de véhicules hors d’usage recyclés chaque année)
Afin d’améliorer ces ratios, les centres de tri s’équipent de dispositifs à courant de Foucault pour réaliser la séparation de l’aluminium du reste des déchets regroupés en centres de retraitement. Ces dispositifs permettent de créer un champ électromagnétique qui réagit avec l’aluminium et le propulse dans le chemin de retraitement dédié à l’aluminium.
Enjeu majeur afin d’améliorer ces performances de tri pour réduire l’impact environnemental de l’activité consommatrice de l’aluminium, mais aussi pour des pays comme la France, de réduire l’acheminement logistique et la dépendance géopolitique. A noter pour autant que l’aluminium recyclé chaque année, même à 100% ne suffit pas à accompagner la croissance de sa consommation : il est donc encore indispensable d’extraire du minerai en volume mais aussi en pureté.
Peut-on se passer de l’aluminium, par exemple, dans l’automobile ?
En 20 ans, la présence grandissante de l’aluminium dont la masse a multiplié par 3 dans le secteur automobile, s’est imposé comme le matériau de la mobilité par excellence. L’aluminium est d’une densité faible 3 à 4 fois celle de l’acier. L’impact immédiat se mesure sur la consommation de carburant estimée à 1 litre aux 100km.
Les caractéristiques de l’aluminium lui permettent de trouver de plus en plus d’issues applicatives en création ou remplacement de dispositifs devant concilier performance, légèreté et durée de vie.
Pour découvrir les caractéristiques de l’aluminium, nous vous donnons rendez-vous à l’épisode 2 du cycle « C’est qui cet Alu ?!