par Guy Bordeleau, ing., M. Sc.
L’aluminium joue un rôle crucial dans la transition énergétique mondiale en raison de ses propriétés uniques et de sa polyvalence dans de nombreux domaines clés tels que les transports, la construction et le stockage d’énergie. Cette transition, nécessaire pour lutter contre les changements climatiques, repose sur la réduction des émissions de gaz à effet de serre en favorisant l’utilisation d’énergies renouvelables et la mise en place de solutions plus durables. L’aluminium, en tant que matériau léger, résistant et recyclable, contribue de manière significative à ces objectifs.
Dans le secteur des transports, l’aluminium est largement utilisé pour réduire le poids des véhicules, ce qui permet d’améliorer leur efficacité énergétique et de réduire les émissions de CO₂. Les voitures électriques, par exemple, bénéficient de l’utilisation de l’aluminium dans leur construction, ce qui contribue à augmenter leur autonomie et à réduire leur empreinte carbone globale[1]. Au Québec, alors que les coûts de l’énergie sont en augmentation tout autant qu’ailleurs sur l’ensemble de la planète, les transformateurs d’aluminium souhaitent profiter des caractéristiques de ce métal en misant sur une diversification des débouchés, notamment du côté des transports et des infrastructures.
Les avantages sont connus, mais il est néanmoins utile de nous les rappeler.
Les alliages d’aluminium peuvent offrir la même résistance que l’acier, mais avec un tiers de son poids seulement, ce qui en fait un matériau convenant à un grand nombre de composantes d’un véhicule, d’un système embarqué ou bien d’une structure. La couche d’oxyde qui recouvre naturellement l’aluminium, lui confère une passivation efficace à faible coût face aux éléments par rapport à d’autres métaux qui nécessitent des traitements parfois coûteux. Il existe des alliages produits et traités spécialement pour augmenter cette résistance à la corrosion. Enfin, l’aluminium est recyclable à 100 % en utilisant seulement 5 % de l’énergie nécessaire pour produire le produit primaire. À l’heure actuelle, environ 95 % de l’aluminium utilisé dans les véhicules est recyclé et se trouve autour de 50 % de sa valeur matérielle à la fin de sa durée de vie utile[2].
Dans le secteur de la construction, l’aluminium est largement employé pour ses propriétés remarquables. Sa légèreté, sa robustesse et sa résistance à la corrosion en font un matériau privilégié pour divers éléments tels que les fenêtres, les portes, les façades et les toitures. Ces caractéristiques en font un choix idéal pour les constructions durables et écoénergétiques. De plus, l’aluminium joue un rôle crucial dans des technologies vertes telles que les panneaux solaires, les éoliennes et les systèmes de stockage d’énergie, contribuant ainsi à l’essor des énergies renouvelables[3].
En ce qui concerne le stockage d’énergie, l’aluminium est un matériau clé dans les batteries, notamment dans les batteries lithium ions où composées d’aluminium. Celles-ci sont reconnues pour leur haute densité énergétique et leur longévité. Elles sont largement utilisées dans les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie renouvelable, ce qui favorise la transition vers un système énergétique plus durable. Mais il y a aussi une avenue prometteuse avec les batteries air-aluminium qui utilisent l’aluminium comme matériau anodique et l’oxygène de l’air comme matériau cathodique. Elles présentent un grand potentiel en raison de leur haute densité énergétique, de leur faible coût et de leur sécurité élevée.
Le principe de fonctionnement de ces batteries repose sur l’oxydation de l’aluminium à l’anode et la réduction de l’oxygène à la cathode, générant ainsi de l’électricité. L’aluminium est un matériau attractif en raison de son abondance, de sa légèreté et de sa capacité à stocker une grande quantité d’énergie. De plus, l’utilisation de l’oxygène de l’air comme réactif cathodique permet d’éviter l’utilisation de métaux rares et coûteux[4].
Produire l’aluminium plus écologiquement
Au-delà des avantages liés à l’emploi de l’aluminium, il y a son corolaire où la production de l’aluminium impose des impacts sur l’environnement tout au long de son cycle de vie. Au cours du processus d’extraction de la bauxite, le minerai utilisé pour produire l’aluminium, peut entraîner des pratiques de déforestation, la perte de biodiversité et la perturbation des écosystèmes locaux si cette extraction est mal gérée.
De plus, la transformation de la bauxite en alumine, puis en aluminium métallique, nécessite une quantité considérable d’énergie. Bien qu’au Québec nous puissions bénéficier de l’hydro-électricité pour faire fonctionner les alumineries, tel n’est pas le cas chez tous les producteurs d’aluminium ailleurs sur la planète. Avec 3,2 M de tonnes de la production mondiale, le Canada se place alors au 4e rang, derrière la Chine, la Russie et même l’Inde où l’emploi des énergies fossiles demeure important, ce qui contribue aux émissions de gaz à effet de serre et à l’accentuation du changement climatique[5].
Les usines d’aluminium peuvent enfin entraîner des émissions de particules et aussi produire des déchets tels que les boues rouges, un résidu de la production d’alumine, qui peuvent contaminer les sols et les cours d’eau environnants si des mesures écoresponsables ne sont prises lors de la production afin de ne pas perturber l’environnement.
Malgré ces aléas, l’Agence Internationale de l’Énergie (AIE) a publié en 2021 un rapport approfondi intitulé « The Role of Critical Minerals in Energy Transition » dans lequel est expliqué le lien entre les technologies de transition énergétique et les minéraux, a évalué et comparé les besoins pour différentes technologies et différents scénarios, ainsi qu’identifié les conséquences de ces besoins[6]. À la lumière de ces résultats, ce rapport démontre tout de même que l’aluminium demeure parmi les métaux qui font partie de ceux contribuant à la transition énergétique et conséquemment vers une atténuation des impacts sur l’environnement dans un cadre où des mesures environnementales sont donc pris en compte. Pour y arriver, il est essentiel de promouvoir une production d’aluminium durable en favorisant le recyclage, en améliorant l’efficacité énergétique des processus de production et en utilisant des sources d’énergie renouvelable.
Sommairement, il n’existe pas de processus de production de métaux qui soit « parfaitement vert ». Néanmoins, les producteurs et transformateurs d’aluminium sont en excellente position pour faire de ce métal un matériau clé qui entre favorablement dans perspective plus respectueuse des considérations environnementales, autant au travers de démarches écoresponsables dans la production et transformation de ce métal critique que dans son utilisation transversal dans les différents secteurs industriels.
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AUTEUR :
Guy Bordeleau, ing., M. Sc.
Agent de développement recherche et innovation | Mauricie et Centre-du-Québec
Centre québécois de recherche et de développement de l’aluminium
RÉFÉRENCES
[1] BOURAMDANE, A.A., Pourquoi l’Attenuation et l’Adaptation aux Changements Climatiques sont Complementaires ? énergie/mines & carrières, 2022. DOI: 10.5281/zenodo.7594404. URL: https://energiemines.
[2] https://www.alu-stock.es/fr/aluminium-industrie/aluminium-pour-le-secteur-du-transport/avantages-de-laluminium-dans-le-secteur-du-transport/
[3] WALES, M., Les Minéraux de la Transition Énergétique Sous Tension. Revue Générale Nucléaire, 2021.
[4] YANG, S., DONG, X., & Al, Recent advances in aluminum–air batteries » publié dans la revue « Materials Today Energy », 2021.
[5] PRÉMONT, M.C., L’aluminium vert : les nouveaux habits du positionnement historique de l’aluminium du Québec, Colloque de l’Institut pour l’histoire de l’aluminium (IHA), 16 juin 2023, Paris
[6] IEA. The Role of Critical Minerals in Clean Energy Transitions. IEA, Paris, 2021.
