Pourquoi l’aluminium ne rouille-t-il pas?

Bien qu’il s’agisse du métal le plus abondant sur Terre, représentant plus de 8 % de la masse du noyau terrestre, l’aluminium n’a été découvert que dans les années 1820, par le physicien danois Hans Christian Ørsted. Une explication avancée est que l’aluminium pur n’existe pas dans la nature étant donné qu’il se lie facilement à d’autres éléments comme l’oxygène.

Notre principale source d’aluminium est la bauxite, une roche sédimentaire. Comme l’explique Casper Van der Eijk, «il faut environ quatre kilos de bauxite pour produire un kilo d’aluminium métallique. Après avoir extrait le minerai de bauxite, il faut en extraire l’oxyde d’aluminium. Ensuite, l’aluminium et l’oxygène sont séparés par un courant électrique passé à travers une solution fondue d’alumine et de cryolite, un minéral qui dissout les minéraux oxydes».

Ce n’est que vers la fin du XIXe siècle que l’aluminium a été produit à l’échelle industrielle et qu’il a démontré ses propriétés inestimables. Il est près de trois fois plus léger que l’acier. «Il est également souple et malléable, et peut donc facilement être moulé ou formé en de nombreux produits différents», ajoute Casper Van der Eijk.

Il est couramment utilisé dans les emballages (dans les boîtes de conserve et les feuilles d’aluminium), les biens de consommation (comme les téléphones et les ordinateurs), les transports (voitures, avions, navires et trains) et les lignes électriques, étant moins cher que le cuivre et présentant un meilleur rapport entre la conductivité et le poids.Il s’agit là d’une idée fausse.

Lorsque le fer est exposé à l’humidité et à l’oxygène, il se couvre d’une substance brun-rouge fragile que nous appelons rouille. L’acier, en tant qu’alliage dont le principal ingrédient est le fer, rouille aussi.

Alors que d’autres métaux se corrodent lorsqu’ils sont exposés à l’oxygène ou à l’eau, en réalité, ils ne rouillent pas. Pensez à la fine couche verte qui se forme sur les dômes des bâtiments construits à partir de cuivre, de laiton ou de bronze.

«L’aluminium réagit très vite en présence d’oxygène, créant une fine couche d’oxyde d’aluminium à sa surface externe, qui empêche davantage d’oxygène d’atteindre le métal afin de le protéger», explique Casper Van der Eijk.

Ce phénomène ne rend pas pour autant l’aluminium invincible.

Le contact avec de l’eau salée peut entraîner la formation de petits trous, connus sous le nom de puits, et il se corrodera s’il est exposé à des milieux alcalins, mais il est plus résilient à l’acide et peut résister à des boissons gazeuses dont le pH est inférieur à trois.

«Il n’est donc pas recommandé de l’associer à du béton frais. Lorsque le ciment Portland est hydraté avec de l’eau pour réaliser du béton, il produit de l’hydroxyde de calcium très alcalin, ce qui peut provoquer des fissures de l’aluminium», souligne Casper Van der Eijk.L’aluminium peut être recyclé à l’infini avec des pertes limitées de matériaux. En effet, selon Recycling World: «Cette propriété qu’a ce métal d’être recyclable à l’infini fait que, de nos jours, environ 75 % de tout l’aluminium produit dans l’histoire, soit près d’un milliard de tonnes, est encore en utilisation».

Il peut également être utilisé pour remplacer des matériaux de construction moins durables lorsqu’ils atteignent la fin de leurs cycles de vie. Recycling World ajoute qu’«il faut jusqu’à 95 % moins d’énergie pour le recycler que pour produire de l’aluminium de première fusion, ce qui limite d’autant les émissions, notamment de gaz à effet de serre».

En outre, il s’agit d’un matériau idéal pour construire les infrastructures de la transition vers des énergies vertes comme les panneaux solaires et les éoliennes. De plus, il reste attractif pour le secteur du transport, étant donné qu’une réduction du poids des véhicules entraîne une réduction des émissions.

Toutefois, des questions subsistent quant à la durabilité de sa production.

«Actuellement, chaque kilogramme d’aluminium métallique produit crée plus d’un kilogramme de boue rouge, qui finit à la décharge. Et l’électrolyse devrait être réalisée sans émissions de CO2», fait remarquer Casper Van der Eijk.

Le projet ENSUREAL, financé par l’UE, de Casper Van der Eijk entendait précisément atteindre cet objectif. ENSUREAL a affiné le procédé Pedersen de production standard pour accepter des minerais à plus faible teneur métallique, en remplaçant également les matières carbonées par de l’hydrogène, et les matières carbonées d’origine fossile par du biocarbone, tout en créant des sous-produits utiles, comme des matériaux de construction.

«L’aluminium a souvent été qualifié de “métal vert”; bien qu’il ne soit pas encore totalement à la hauteur, je suis convaincu qu’il reste essentiel à l’économie circulaire», conclut Casper Van der Eijk.

Cliquez ici pour en savoir plus sur les travaux de Casper Van der Eijk: Production d’alumine zéro déchet en Europe