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RÉSUMÉ
La production d’aluminium recyclé permet des économies d’énergie considérables par rapport à la production d’aluminium primaire. Les conséquences financières et écologiques de ces économies d’énergie ont donc toujours été un moteur pour recycler les alliages d’aluminium. Cet article propose un état des lieux du cycle de vie actuel de l’aluminium, et des solutions mises en œuvre pour sa récupération, son tri et son recyclage. Les limites et faiblesses du cycle actuel de la matière, menant à des dilutions avec de la matière primaire, ou au sous-cyclage, sont mises en évidence et discutées. Des propositions de développements visant à améliorer le rendement global, diminuer la perte de matière lors du recyclage et limiter les besoins en aluminium sont enfin discutées.
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Due to the considerable energy savings for producing secondary aluminum, compared to the primary aluminum, leading to a reduced financial cost, as well as a lower ecological footprint, there has always been a strong driving force for aluminum alloys recycling. This article therefore summarizes the state-of-the-art approaches related to aluminum recovery, sorting and recycling. Limits and weaknesses to the current material flow cycle, leading today to dilution or downcycling, are highlighted and discussed. Finally, the paper explores possible developments of the techniques to enhance the total yield, lower material loss for aluminum recycling and decrease the total need for aluminum.
Auteur(s)
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Mathilde LAURENT-BROCQ : Chargée de recherche au CNRS - Institut de Chimie et des Matériaux de Paris Est (ICMPE), Université Paris Est Créteil, CNRS, UMR7182, 2-8 rue Henri Dunant, 94320 Thiais, France
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Lola LILENSTEN : Chargée de recherche au CNRS - Institut de Recherche de Chimie Paris, Chimie ParisTech, CNRS, PSL Research University, 75005 Paris, France
INTRODUCTION
L’aluminium est le deuxième métal le plus utilisé sur Terre derrière le fer. Il connaît une demande croissante. Grâce à sa faible densité, sa grande conductivité et sa bonne résistance à la corrosion, on le retrouve dans des domaines variés, pour des fonctions structurelles (transport 27 %, dont 18 % pour les véhicules légers, construction 24 %, emballage 13 % et électroménager 7 %) ou comme matériau fonctionnel (applications électriques 13 % et thermiques 7 %). L’aluminium restant (9 %) est utilisé sous forme dispersive, dans les peintures par exemple, ou dans les plaques lithographiques . Le secteur automobile est donc la première force motrice pour l’augmentation de la consommation de l’aluminium, en l’utilisant en remplacement des pièces d’acier dans le châssis, pour des aspects d’allègement des structures, ou dans le moteur thermique ou la batterie . L’aluminium joue aussi un rôle très important dans la transition énergétique (utilisation dans les domaines du photovoltaïque et de l’éolien terrestre principalement) et numérique. Poussée par ces domaines, la demande en aluminium a augmenté de manière croissante dans les dernières décennies, et différents scénarios prévoient une croissance continue de son utilisation .
Les ressources en minerai d’aluminium, la bauxite, ne sont pas critiques, mais la production de l’aluminium reste extrêmement énergivore, et les impacts environnementaux et économiques sont donc importants :
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environnement : la bauxite est localisée en surface de la croûte terrestre, et son extraction nécessite donc une importante destruction des terres. L’étape de transformation de la bauxite en alumine génère des boues rouges toxiques, dont le retraitement reste aujourd’hui limité. Enfin, la production de l’aluminium émet beaucoup de CO2, principalement pendant l’étape d’électrolyse (les émissions dépendent donc surtout du mix énergétique utilisé, ainsi que des techniques d’anodes) ;
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consommation d’énergie : la bauxite est transformée en alumine Al2O3 par le procédé Bayer ; celle-ci est transformée en aluminium dit « primaire » (issu de la réduction de l’alumine) par le procédé Hall-Héroult, correspondant à l’étape d’électrolyse. L’électrolyse est l’étape la plus consommatrice d’énergie, entre 13 et 14 GWh sont nécessaires pour transformer 2 tonnes d’alumine en 1 tonne d’aluminium ;
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souveraineté : les grandes réserves mondiales de bauxite sont localisées en Asie, en Océanie, et en Amérique centrale et du sud ; leur accès dépend donc de la situation géopolitique.
Le recyclage de l’aluminium est donc une nécessité, afin de limiter l’impact environnemental de son exploitation et de sa production, de réduire les coûts de production, et de conserver les gisements (matériaux en fin de vie et recyclables). Il est, de plus, poussé par le concept de mine urbaine, selon lequel la concentration en métaux des objets en fin de vie est supérieure à la concentration en métaux dans les minerais .
Grâce à l’excellente recyclabilité de l’aluminium, cette filière est exploitée depuis longtemps. Cet article explore donc les gains liés au recyclage, puis présente les différentes stratégies et technologies déjà en place, avant de se pencher sur les pistes de développement.
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KEYWORDS
recycling | remelting | aluminum
VERSIONS
- Version archivée 1 de juin 2001 par François HERBULOT
DOI (Digital Object Identifier)
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Étapes du recyclage1. Cartographie du cycle de vie de l’aluminium
D’un point de vue chimique, le terme « aluminium » désigne le métal pur. Il est le plus souvent allié avec d’autres éléments, présents en petite quantité, pour renforcer ses propriétés : on parle alors d’alliages d’aluminium. Ici, comme dans la filière industrielle, on utilisera le terme « aluminium » à la fois pour le métal pur et pour ses alliages. Quand la distinction entre les deux aura une importance, elle sera précisée.
1.1 Production de l’aluminium
1.1.1 Analyse des flux de matière
Les différentes étapes de la production de l’aluminium, et les flux de matière mis en jeux à chaque étape peuvent être représentés par un diagramme de Sankey (figure 1), où l’épaisseur des traits correspond à la quantité de matière. En 2007, 38 millions de tonnes d’aluminium primaire ont été produits dans le monde. En 2021, ce chiffre a atteint 67 millions de tonnes .
L’aluminium est tout d’abord extrait du minerai. Il est alors appelé aluminium primaire. Une fois allié avec des éléments aussi issus de première fusion, un alliage primaire est produit. L’alliage est ensuite mis en forme dans deux filières distinctes, que sont la filière de corroyage (partie haute en violet dans la figure 1), et la filière fonderie (en bas en vert dans la figure 1). Au-delà du mode de mise en forme distinct de ces deux filières, elles se distinguent aussi par leurs gammes de composition, les alliages de fonderie étant plus concentrés en éléments d’alliages que les alliages de corroyage.
Plus précisément, les alliages d’aluminium sont classés en seize familles (les séries 1 000 à 8 000 pour la filière corroyage et les séries 100.0...
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Cartographie du cycle de vie de l’aluminium
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - ALLWOOD (J.M.), CULLEN (J.M.) - Sustainable materials: with both eyes open. - UIT Cambridge (2012).
-
(2) - SAEVARSDOTTIR (G.), KVANDE (H.), WELCH (B.J.) - Aluminum Production in the Times of Climate Change: the Global Challenge to Reduce the Carbon Footprint and Prevent Carbon Leakage. - JOM, 72, p. 296‑308 (2020).
-
(3) - - https://international-aluminium.org/
-
(4) - ADEME - Plans de transition sectoriels – Aluminium. - (2021).
-
(5) - SVERDRUP (H.U.), RAGNARSDOTTIR (K.V.), KOCA (D.) - Aluminium for the future: Modelling the global production, market supply, demand, price and long term development of the global reserves. - Resources, Conservation and Recycling, 103, p. 139‑154 (2015).
-
(6) - JOHNSON (J.), HARPER (E.M.), LIFSET (R.), GRAEDEL (T.E.) - Dining...
DANS NOS BASES DOCUMENTAIRES
NORMES
-
Soudage – Tolérances générales relatives aux constructions soudées – Dimensions des longueurs et angles – Formes et positions - NF EN ISO 13920 - 1996
-
Marquage et déclarations environnementaux – Autodéclarations environnementales (étiquetage de type II) - NF EN ISO 14021 - 2016
ANNEXES
1.1 Acteurs industriels français du cycle de vie de l’aluminium (liste non exhaustive)
Constellium – transformation et recyclage : sites de production (63502 Issoire, 49460 Montreuil-Juigné, 68600 Biesheim et 21702 Nuits-Saint-Georges) ; centre de R&D (38341 Voreppe).
Hydro – transformation et recyclage : sites de production (81450 Albi, 36000 Châteauroux, 28112 Lucé, 83480 Puget-sur-Argens)
Derichebourg environnement – collecte, tri et affinage de déchets (dont aluminium) : sites de collecte et tri répartis sur toute la France ; sites d’affinage (59465 Lomme, 14700 Falaise, 55190 Pagny-sur-Meuse, 58700 Premery)
Suez recyclage et valorisation des déchets – collecte et tri des déchets (dont aluminium) : sites de collecte et tri répartis sur toute la France.
Affimet – recyclage affinage : 60204 Compiègne
Baudelet environnement – collecte et tri
Soremo – recyclage affinage : 52000 Chaumont
Loiret – recyclage affinage : 45210 Fontenay-sur-Loing
Affinerie d’Anjou – recyclage affinage : 49490 Linières-Bouton
Sadillek – recyclage affinage : 03390 Montmarault
Aluminium France – Fédération professionnelle française, Espace Hamelin, 17, rue de l’Amiral Hamelin 75116 Paris https://www.aluminium.fr/
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