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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 :
-
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) ;
-
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 ;
-
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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Opportunités pour le futur2. Étapes du recyclage
Le cycle de vie linéaire de l’aluminium commence par l’extraction du minerai, c’est-à-dire la bauxite, qui est ensuite transformé en alumine, par le procédé Bayer, puis en aluminium par électrolyse, appelée également procédé Hall-Héroult (figure 4). L’aluminium est mis sous forme liquide par fusion. À partir de cette étape, le cycle de vie se ramifie, les flux de matière correspondant sont plus faibles et le chemin suivi dépend de l’application finale . Cette ramification s’accompagne aussi d’une diversification des compositions (on n’a plus un métal pur mais une très grande variété d’alliages) et des formes des produits (tôles, tubes, pièces massives, etc.).
Pour recycler l’aluminium, et ainsi transformer un cycle de vie linéaire en un cycle circulaire (figure 4), les déchets doivent être collectés, triés puis réintégrés dans le procédé à l’étape de la fusion. Les principales difficultés du recyclage résident dans :
-
la variété des déchets en termes de produits et d’alliages ;
-
la réorganisation des flux que l’on doit faire converger d’une multitude de produits vers l’unique étape de fusion, assurée par un nombre limité de producteurs.
Ces difficultés ne sont pas spécifiques au recyclage de l’aluminium : on les observe aussi pour d’autres familles de matériaux, en particulier pour l’acier [M 7 059].
2.1 Gestion des chutes, fin de vie et...
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Étapes du recyclage
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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