| Al |
L'aluminium
(symbole : Al) est un métal léger
et malléable qui est largement utilisé dans diverses applications industrielles,
commerciales et domestiques. Il s'agit du métal le plus abondant dans
la croûte terrestre et constitue environ 8% de la masse totale de la lithosphère.
Son numéro atomique est 13 dans
le tableau périodique.
L'aluminium a été découvert relativement
tardivement dans l'histoire, au début du XIXe
siècle, et sa production industrielle à grande échelle a commencé peu
de temps après. Depuis lors, il est devenu un matériau essentiel dans
de nombreuses industries en raison notamment sa légèreté, sa résistance
à la corrosion et sa conductivité électrique élevée. Quelques-unes
de ses principales utilisations :
• Industrie
de l'emballage. - L'aluminium est largement utilisé dans la fabrication
de canettes, de feuilles d'emballage, de boîtes et de récipients en raison
de sa légèreté, de sa malléabilité et de sa résistance à la corrosion.
• Construction.
- L'aluminium est utilisé dans la construction de structures légères
telles que les cadres de fenêtres, les portes, les revêtements de façade,
les toitures et les éléments structurels.
• Transports.
- L'aluminium est utilisé dans la fabrication de pièces automobiles,
de carrosseries de véhicules, de trains, d'avions et de navires, ce qui
contribue à réduire la consommation de carburant et à améliorer l'efficacité
énergétique.
• Électrotechnique.
- L'aluminium est utilisé dans les câbles électriques, les transformateurs
et les composants électroniques en raison de sa conductivité électrique
élevée.
• Technologie
militaire et défense. - L'aluminium est également utilisé dans l'industrie
de la défense pour la fabrication de véhicules militaires, d'avions,
de navires et de munitions.
On doit aussi noter
que l'aluminium est un matériau recyclable à 100%, ce qui en fait une
ressource précieuse dans une économie circulaire.
Numéro
atomique
Masse
atomique
Point
d'ébullition (°C)*
Point
de fusion (°C)
Masse
volumique (g/cm3)*
Structure
électronique*
Degrés
d'oxydation |
13
26,9815
2450*
660
2,7*
(Ne)3s23p2
3 |
|
-
Les
minerais d'aluminium.
L'aluminium est présent dans la nature
sous forme de minerai, principalement sous forme d'alumino-silicates. Exemples
:
• Bauxite.
- La bauxite est la principale source commerciale d'aluminium. Elle est
composée principalement d'oxydes d'aluminium, tels que la gibbsite [Al(OH)3]
et la boehmite [AlO(OH)], ainsi que d'autres minéraux tels que la goethite,
l'hématite, la kaolinite
et la silice. La bauxite est extraite dans des
mines à ciel ouvert et est le matériau de base pour la production d'aluminium
métallique.
• Cryolite.
- Le cryolite est un minerai rare d'aluminium qui se trouve principalement
dans des dépôts spécifiques au Groenland.
Il est utilisé comme fondant dans le procédé d'électrolyse
pour la production d'aluminium.
• Népheline.
- La népheline est un autre minéral contenant de l'aluminium, souvent
trouvé dans des roches ignées telles
que les syénites et les néphélinites. Bien qu'elle ne soit pas directement
utilisée pour produire de l'aluminium, elle peut parfois contenir de l'alumine
qui peut être exploitée pour produire de l'aluminium.
Ces minerais sont extraits dans diverses régions
du monde, principalement dans des gisements situés en Australie,
en Guinée, au Brésil,
au Canada, aux Etats-Unis,
en Chine, en Inde et en
Russie.
La bauxite, en particulier, est la principale source d'aluminium dans le
monde et est transformée en alumine par un procédé appelé le procédé
Bayer. L'alumine est ensuite électrolytiquement réduite pour produire
de l'aluminium métallique.
Les
principaux composés de l'aluminium.
L'aluminium forme
de nombreux composés chimiques, bien que le plus courant soit l'oxyde
d'aluminium, également connu sous le nom d'alumine. Quelques-uns des principaux
composés de l'aluminium :
• L'oxyde
d'aluminium (Al2O3) ) (=
alumine)
est l'un des composés les plus courants de l'aluminium. Il est utilisé
dans la production de céramiques, de verres, de catalyseurs,
d'abrasifs et comme matériau de support dans certaines applications chimiques
et industrielles.
• L'hydroxyde
d'aluminium (Al(OH)3) est utilisé dans la fabrication
de produits pharmaceutiques, de produits cosmétiques, de matériaux de
revêtement, de retardateurs de flamme et comme agent de remplissage dans
certains plastiques.
• Le sulfate
d'aluminium (Al2(SO4)3)
est utilisé comme coagulant dans le traitement de l'eau potable et des
eaux usées pour éliminer les impuretés en suspension. Il est également
utilisé dans la fabrication de papier, dans les procédés de tannage
du cuir et comme adjuvant dans certains produits chimiques.
• Le chlorure
d'aluminium (AlCl3) est un composé utilisé dans
la production d'alumine, dans la polymérisation de certains composés
organiques et comme catalyseur dans certaines réactions chimiques, telles
que la réaction de Friedel-Crafts.
• L'acétate
d'aluminium (Al(CH3COO)3)
est utilisé dans certains produits pharmaceutiques, dans la teinture et
dans le traitement du cuir.
• Le fluorure
d'aluminium (AlF3) est utilisé comme additif
dans la production d'aluminium par électrolyse,
dans la production d'aluminium métallique et dans certains processus de
raffinage des métaux.
L'industrie
de l'aluminium et son histoire.
L'histoire de l'aluminium
commence véritablement au XIXe siècle,
lorsque ce métal passe du statut de curiosité de laboratoire à celui
de matériau industriel. En 1825, le physicien Hans
Christian Ørsted parvient à isoler pour la première fois de l'aluminium
métallique, bien que sous une forme encore impure. Peu après, en 1827,
le chimiste Friedrich Wöhler améliore ce procédé et obtient le métal
sous forme de poudre, ce qui lui vaut souvent la paternité officielle
de sa découverte. C'est cependant Henri
Sainte-Claire Deville qui, en 1854, met au point un procédé chimique
permettant une production à plus grande échelle, bien que le métal reste
extrêmement coûteux et réservé à une élite, au point d'être parfois
considéré comme plus précieux que l'or. Napoléon
III l'utilise ainsi pour sa vaisselle d'apparat, et la pointe du monument
de Washington est coiffée d'une petite pyramide en aluminium en 1884.
Le tournant décisif
de l'industrie survient en 1886, année où
Charles Martin Hall et Paul Héroult découvrent indépendamment le même
procédé électrolytique, aujourd'hui universellement connu sous le nom
de procédé Hall-Héroult. Cette innovation révolutionnaire permet d'extraire
l'aluminium de l'alumine
dissoute dans de la cryolite fondue par l'action d'un courant électrique,
ce qui rend enfin possible une production de masse à un coût considérablement
réduit. L'industrie naissante s'implante alors stratégiquement à proximité
des sources d'énergie hydroélectrique abondante et bon marché, comme
en Haute-Savoie en France ou à Shawinigan
au Québec dès 1901. Des groupes industriels
majeurs, tels qu'Alcoa aux États-Unis, Pechiney
en France et Alcan au Canada, structurent progressivement
le marché mondial autour de cette nouvelle filière intégrée.
La matière première
de cette industrie est la bauxite, un minerai
découvert en France en 1821, dont l'extraction devient rapidement un enjeu
économique majeur. L'industrie de l'aluminium trouve dans les conflits
mondiaux du XXe siècle un catalyseur puissant
de son développement. Durant la Première
et surtout la Seconde Guerre mondiale,
l'aluminium s'impose comme une ressource stratégique essentielle pour
l'industrie aéronautique et l'armement. La production mondiale s'envole
pour répondre à la fabrication d'avions, de blindés et de navires; aux
États-Unis par exemple, la production passe
de 164 000 tonnes en 1939 Ã un pic de 1,25 million de tonnes en 1944.
Le contrôle des gisements de bauxite et des capacités de fusion devient
alors un objectif géopolitique central pour les belligérants.
Après 1945, la demande
civile explose, portée par les secteurs de l'emballage, de la construction
automobile et du bâtiment. L'industrie se mondialise davantage et les
gisements européens s'effacent progressivement au profit de nouvelles
régions minières. L'extraction de la bauxite se déplace massivement
vers l'Australie, le Brésil,
la Jamaïque et surtout la Guinée,
qui possède aujourd'hui les plus grandes réserves économiques mondiales
de ce minerai. La chaîne de valeur se fragmente : la bauxite est ordinairement
raffinée en alumine dans les pays producteurs ou dans des nations disposant
d'une énergie abondante, tandis que la fusion de l'aluminium primaire
migre vers des régions offrant une électricité à bas coût, comme l'Islande,
le Canada ou certains pays du Moyen-Orient.
À partir des années
2000, la Chine transforme radicalement la géographie
mondiale de l'aluminium en devenant le premier producteur et consommateur
de la planète. Le pays absorbe désormais une part massive des importations
mondiales de bauxite et d'alumine. Cette domination s'accompagne d'une
prise de conscience croissante des défis environnementaux liés à cette
industrie, notamment la forte consommation énergétique de l'électrolyse
et la génération de résidus toxiques, les "boues rouges", lors du raffinage
de l'alumine. En réponse, le recyclage de l'aluminium s'impose comme un
pilier central de l'économie circulaire moderne, car il ne nécessite
qu'environ 5 % de l'énergie requise pour la production primaire tout en
conservant toutes les propriétés du métal. Aujourd'hui, l'industrie
mondiale de l'aluminium se réinvente en investissant dans des procédés
de décarbonation, comme l'électrolyse à anode inerte, afin de rester
un matériau indispensable à la transition énergétique, notamment pour
la fabrication de véhicules électriques et d'infrastructures renouvelables. |
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