Le cycle de vie

« Environ 75% du métal produit depuis 1880 est encore en utilisation aujourd’hui, après réutilisation »

L’accroissement de notre conscience environnementale a entraîné un usage plus important des méthodes et études liées à l’analyse du cycle de vie.

L’analyse du cycle de vie est le meilleur cadre pour mesurer l’impact environnemental potentiel d’un produit. Elle comprend une analyse complète couvrant l’extraction du matériau, la fabrication, le transport, l’utilisation, le recyclage ainsi que les opérations connexes de fourniture en énergie, en matériau secondaire, et en transport. Les normes ISO 14040 et 14044 définissent des règles et une méthodologie qui prennent en compte et intègrent toutes les étapes du cycle de vie du produit.
La European Aluminium, à laquelle l’AFA est affiliée, soutient l’utilisation de cette méthodologie en présentant des données fiables sur la production primaire d’aluminium, la fabrication de produits semi-finis, le recyclage de l’aluminium et sa fin de vie :

Cycle de vie type pour un produit en aluminium

En général l’approche retenue pour une analyse de cycle de vie est celle « du berceau à la tombe », cette tombe n’étant que celle du produit manufacturé. Le métal continuant son existence grâce au recyclage il s’agit dans ce cas plutôt d’une approche « du berceau au berceau »
Le cycle de vie d’un produit en aluminium peut être modélisé à travers les différentes étapes présentées dans le schéma ci-dessous. A noter : lorsque l’on parle de « fin », ce terme désigne la fin de vie du produit, et non celle du matériau aluminium qui, lui, est recyclé à l’infini.

Cliquez sur les étapes du cycle ci-dessous pour en savoir plus.

A chacune des étapes de ce cycle, des progrès considérables ont été accomplis par les industriels du secteur de l’aluminium, et se poursuivent.
L’aluminium, de la production au recyclage : découvrez les vidéos, en anglais, de l’IAI (International Aluminium Institute)

 

Extraction de la bauxite

Mine de beauxite

L’aluminium est le métal le plus abondant de l’écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l’oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète.

Il est présent sous forme de minerais, dont principalement la « bauxite », qui contient 40% à 60% d’oxyde d’aluminium hydraté. La bauxite tient son nom des Baux-de-Provence, où ce minerai a été découvert en 1831 par le Français Pierre Berthier. Aujourd’hui, parmi les principaux pays producteurs, on compte notamment la Guinée (40% des réserves mondiales), l’Australie et le Brésil.

Entre 4 et 5 tonnes de bauxite permettent de produire 2 tonnes d’alumine, matière intermédiaire dans la fabrication d’aluminium, et 1 tonne d’aluminium. Aujourd’hui, les réserves identifiées de bauxite sont estimées à au moins 200 ans, voire 400 ans, selon les sources, en admettant que la consommation actuelle reste la même. Mais d’autres sources d’alumine existent qui, pour être moins concentrées, sont quasi inépuisables. Le recyclage du stock existant aura pris le relais d’ici-là (l’aluminium est recyclable à l’infini sans perte de qualité – le recyclage représente déjà 50% de la production européenne (valeur en hausse continue).

La bauxite est extraite de mines dont les sites sont réhabilités après la phase d’exploitation. En 2008, 98% des zones d’extraction avaient des programmes de réhabilitation (IAI, 4th Sustainable Bauxite Mining Survey). Les zones minières sont soit remises dans leur état d’origine (on conserve la couche de surface d’origine pour la réutiliser), soit affectées à d’autres usages, selon les cas.

Pour en savoir plus sur l’extraction de la bauxite, visitez le site dédié de l’IAI (International Aluminium Institute)

Production d’alumine

Mine de beauxite

L’alumine est obtenue par broyage de la bauxite, qui est ensuite mélangée à de la soude à haute température et sous pression, puis débarrassée de ses impuretés, diluée et refroidie, ce qui provoque la précipitation d’oxyde d’aluminium hydraté. Celui-ci est alors calciné pour obtenir l’alumine.

Outre l’alumine, cette étape du cycle produit des résidus inertes qu’il importe de gérer de façon à en minimiser l’impact ; les opérateurs ont ainsi déployé d’importants efforts de recherche et développement dans deux directions : des techniques de stockage sûres d’une part, des débouchés d’utilisation de ces résidus d’autre part.

L’essentiel de l’alumine (~90%) est utilisé pour produire le métal aluminium. Les 10% restants, parfois appelés alumine de spécialité, ont des usages non métallurgiques variés comme : traitement de l’eau, fabrication de produits réfractaires, céramiques, abrasifs, verres spéciaux, etc.

Production d’aluminium primaire

Mine de beauxite

L’alumine est transformée en aluminium par électrolyse : dissoute dans de la cryolithe (fluorure double d’aluminium et de sodium), fondue à environ 1000° dans une cuve où plonge une électrode de carbone (anode), l’alumine est traversée par un courant électrique de haute intensité. L’aluminium se dépose au fond de la cuve, près des cathodes, tandis que l’oxygène réagit avec le carbone des anodes, essentiellement sous forme de CO2.

Dans les installations françaises, les cuves sont entièrement capotées pour récupérer et fixer les gaz s’échappant du bain, qui contiennent notamment du fluor.

L’électricité nécessaire pour cette opération représente la majeure partie de l’énergie totale utilisée et près de 30% des coûts associés à la production primaire. Cela explique le rôle historique majeur joué par les producteurs d’aluminium dans l’équipement électrique des nations : à titre d’exemple, en France, l’industrie a investi dans les barrages de Bissorte, Sautet,…

Les producteurs d’aluminium ont toujours développé des solutions techniques pour baisser la consommation d’électricité de cette phase d’électrolyse : elle a ainsi été réduite de 33% par tonne depuis 1950 et continue à se réduire.

A l’échelon européen, selon les indicateurs de développement durable mis en place par l‘Association Européenne de l’Aluminium (EAA) :

  • 48 % de l’électricité utilisée lors de la production primaire européenne était d’origine renouvelable (hydroélectricité en particulier, mais aussi éolien, biomasse) en 2009, contre 44,6% en 2002 et 40,3% en 1997 ;
  • les émissions de gaz à effet de serre au cours de l’électrolyse de l’alumine ont été réduites de 47% entre 1997 et 2009 ;
  • les émissions fluorées (gazeuses et particules) ont, quant à elles, été réduites de 55 % sur la même période.

En France, deux sites produisent de l’aluminium primaire :

  • Saint-Jean-de-Maurienne est la plus ancienne usine d’aluminium en Europe ; démarrée en 1907 grâce à l’hydroélectricité, elle a été modernisée au fil du temps et s’est tournée vers un produit à forte valeur ajoutée, le fil d’aluminium ;
  • Dunkerque, dernière usine construite en Europe ; démarrée en 1991 en lien avec le programme nucléaire, elle produit des plaques notamment pour le marché de l’emballage.

Pour en savoir plus sur la production primaire, visitez le site dédié de l’IAI (International Aluminium Institute)

Transformation

Mine de beauxite

L’aluminium est un métal qui se travaille facilement : il est très ductile et malléable. Ces qualités permettent une gestion maîtrisée des consommations d’énergie dans la transformation et la mise en œuvre des demi-produits : laminage pour l’obtention de plaques (capots de voiture, avions, façades de bâtiments, boîtes boissons et de conserve…) ou de feuilles minces d’aluminium (emballages…), filage pour l’obtention de profilés aux formes parfois très complexes (fenêtres, portes, vérandas, équipements industriels, transports…).

La légèreté de l’aluminium permet des économies d’énergie dans le transport et dans le maniement des produits de construction.

La transformation s’opère également à l’état liquide avec la fonderie qui représente un domaine d’activité assez diversifié : automobile, matériel de manutention, équipement industriel, matériel électrique, aéronautique. Elle consiste à couler de l’aluminium ou un alliage liquide dans un moule pour reproduire, après refroidissement, une pièce donnée (forme intérieure et extérieure) en limitant autant que possible les travaux ultérieurs de finition.

Pour en savoir plus sur la transformation, visitez le site dédié de l’IAI (International Aluminium Institute)

Fabrication de produits en aluminium

Mine de beauxite

Les qualités de ductilité et de malléabilité, les multiples possibilités offertes par les différents alliages d’aluminium, selon les utilisations, la facilité d’usinage représentent des atouts à l’étape de fabrication des produits en aluminium.

Ces qualités permettent d’optimiser les consommations d’énergie et de matière dans les process de fabrication des produits : emboutissage des boîtes pour boisson et conserves, des capots d’automobile, assemblage de fenêtres et de façades, etc.

Utilisation

Mine de beauxite

Durant la phase d’utilisation, l’aluminium présente de nombreux atouts en termes de développement durable :

  • sa légèreté, alliée à sa solidité, permet d’alléger les structures ;
  • la rigidité et sa facilité de mise en forme permettent des réalisations techniques performantes et durables ;
  • sa résistance à la corrosion réduit les travaux de maintenance et étend la durée de vie des produits ;
  • ininflammable, non toxique au contact, non émetteur de poussière ni de vapeur, l’aluminium est un matériau sain et sûr.

Vies ultérieures

Mine de beauxite

L’aluminium est un matériau permanent ! Il est 100% recyclable, à l’infini et sans perte de ses qualités physiques et chimiques. Les propriétés de l’aluminium recyclé sont donc similaires à celles de l’aluminium de première fusion. La combinaison de ces facteurs garantit le recyclage effectif. Tout l’aluminium récupéré est donc recyclé : dans les secteurs du bâtiment et du transport, le taux d’aluminium récupéré et recyclé atteint 95%. La valeur élevée de l’aluminium finance les opérations de démontage, de tri sélectif et de recyclage.

La moitié de l’aluminium actuellement produit en Europe provient de matières premières recyclées. En 2011, le recyclage a fourni près de 47% de la demande française en aluminium.

Du point de vue du développement durable, le recyclage de l’aluminium représente donc des avantages décisifs :

  • il permet une importante économie de ressource ;
  • il n’utilise que 5% de l’énergie nécessaire à la production primaire.

Ce recyclage est un atout essentiel pour l’aluminium dans une perspective de développement durable, car il participe à la lutte contre l’accroissement des déchets, il est économiquement rentable et permet des économies de matières premières et d’énergie. Ainsi, l’aluminium issu de la production primaire n’est pas un futur déchet, mais une nouvelle matière première disponible pour de nouvelles utilisations.

Pour en savoir plus sur le recyclage, visitez le site dédié de l’IAI (International Aluminium Institute)