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15/08/2022

Projet d’innovation pour une production d’aluminium sans CO2

L’objectif d'un projet de recherche mené en collaboration avec le fabricant d’aluminium TRIMET est d'établir un nouveau procédé de production dans lequel on renonce au carbone. Au lieu du dioxyde de carbone nocif pour le climat, seul de l’oxygène est émis, améliorant ainsi considérablement le bilan climatique.

tôle d'aluminium

Léger, résistant à la corrosion et pourtant solide, ces propriétés spécifiques font de l’aluminium un matériau polyvalent et très apprécié. Que ce soit dans le boîtier de batterie de notre véhicule électrique, dans les robinets de cuisine, dans nos fenêtres et façades ou dans les emballages alimentaires, ce métal léger très convoité est devenu incontournable dans la vie quotidienne dans notre monde moderne. La demande mondiale de ce matériau est donc très élevée. Plus de 67 millions de tonnes ont été produites rien qu’en 2021 et la demande continue d’augmenter. Cela présente toutefois un inconvénient : la production d’aluminium est extrêmement gourmande en énergie. La forte demande d’électricité dans le processus de fusion, qui est principalement couverte par des centrales électriques au charbon, n’est pas le seul élément contribuant à l’augmentation des émissions de CO2. Du carbone est également brûlé dans le processus de production lui-même et rejeté sous forme de dioxyde de carbone. Chaque année, cela représente environ de 100 millions de tonnes d'équivalent CO2 dans le monde.

Le fabricant allemand d’aluminium TRIMET s'est fixé pour objectif de réduire de manière significative ces émissions liées au processus. Mais comment y parvenir exactement ?

L’aluminium est produit par un procédé de fusion par électrolyse, appelé procédé de fusion par électrolyse Hall-Héroult. L’oxyde d'aluminium est réduit en aluminium métallique par électrolyse à l'aide d’électrodes en carbone. Pendant l’électrolyse, l’électrode de carbone brûle et est rejetée sous forme de CO2. En collaboration avec l’entreprise technologique islandaise Arctus, TRIMET a développé un procédé innovant dans lequel l’électrode de carbone est remplacée par un matériau de cathode inerte dans la cellule d’électrolyse. L’avantage décisif : Comme aucune électrode en carbone n’est utilisée, de l’oxygène est libéré à la place du CO2 . Il est donc possible pour la première fois de produire le métal léger sans émission directe de CO2 et de contribuer de manière déterminante à une production plus durable.

Rendre cette innovation technologique utilisable à l’échelle industrielle, de l’échelle du laboratoire à la cellule prototype en passant par les petites cellules industrielles jusqu’à la production de masse, est la mission de ce projet de recherche. En plus des experts de TRIMET et d’Arctus, l'Université de la Sarre et des experts de Plansee y prennent part. Connus pour nos solutions innovantes dans les applications de matériaux nouveaux et stimulants, notre mission est de développer le matériau idéal pour remplacer les électrodes en carbone.

Plansee Composite Materials à Lechbruck
L’usine Plansee à Lechbruck où se déroulent actuellement les travaux de recherche sur le projet

Le diborure de titane (TiB2), qui se caractérise par une extrême dureté et une bonne résistance à l’oxydation et qui, contrairement à de nombreux autres matériaux, ne réagit pas avec l’aluminium, est particulièrement adapté à cet usage. Depuis des années déjà, Plansee produit sur son site de Lechbruck des cibles de pulvérisation cathodique TiB2 pour le revêtement dur d’outils. Il s’agit maintenant d’adapter ce matériau à la nouvelle application. Il s’agit en particulier d’optimiser les propriétés de corrosion au contact de l’électrolyte d’aluminium ainsi que la résistance à l’oxydation dans la partie supérieure des électrodes, qui se trouve à l’air libre à haute température. De plus, Plansee développe, sur la base de son savoir-faire déjà existant, la technique de connexion des cathodes TiB2 aux raccords électriques en cuivre pour la conduite du courant.

Peter Polcik
Dr. Peter Polcik, Plansee Lechbruck

« Notre équipe de recherche travaille avec beaucoup d’enthousiasme sur ce projet. En tant que partenaire d’innovation, notre objectif est d’assurer la disponibilité de cathodes TiB2 optimisées pour la fabrication des cellules d’électrolyse destinées à la production d’aluminium au cours des trois prochaines années et de contribuer ainsi de manière significative à la réduction de l’empreinte carbone de TRIMET », explique Peter Polcik, Product Development Manager chez Plansee Composite Materials à Lechbruck.

Le projet, qui a été lancé au printemps 2022, est financé par Progres.NRW - Innovation, une initiative du ministère de l’Économie, de l’Innovation, de la Numérisation et de l’Énergie du Land allemand de Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Le programme de développement soutient des activités de politique climatique et énergétique et a pour objectif de créer des bases scientifiques et technologiques orientées application afin de faire face aux défis futurs du domaine de l’énergie. 

En savoir plus sur le programme de développement Progres.NRWEn savoir plus sur la production d’aluminium climatiquement neutre de TRIMETEn savoir plus sur notre site de production de Lechbruck