Cycle de vie et recyclage

Cycle de vie et recyclage

Dans l’analyse du cycle de vie (ACV), l’aluminium est un atout pour plusieurs marchés, dont les bâtiments et la construction, le matériel de transport les infrastructures et les ouvrages d’art, etc. Ce matériau présente plusieurs propriétés intéressantes dont sa légèreté, sa résistance mécanique, sa facilité de fabrication, sa durabilité, sa résistance à la corrosion, son absorption d’énergie, sa formabilité, etc. Cependant, le recyclage de l’aluminium constitue l’un des aspects les plus importants dans le cycle de vie.

Pour plus d’information sur le recyclage, visitez la publication Le recyclage de l’aluminium.

Cycle de vie de l’aluminium

Le cycle de vie de l’aluminium va de l’extraction au recyclage. Voici les étapes [1] :

  1. Extraction de la bauxite
  2. Production d’alumine
  3. Production d’aluminium de première fusion
  4. Transformation de l’aluminium
  5. Fabrication de produits en aluminium
  6. Phase d’utilisation
  7. Recyclage et production d’aluminium de deuxième fusion
  8. Boucle infinie de l’étape 4 à l’étape 7

Il est important de mentionner qu’il peut y avoir un premier recyclage avant l’étape d’utilisation lors de la production industrielle. De plus, la phase d’utilisation peut se faire sur une période assez longue (plusieurs années) puisque la durée de vie d’un bâtiment ou d’un avion peut s’échelonner sur des dizaines d’années, voire des centaines d’années pour les infrastructures telles que les ponts.

Le recyclage de l’aluminium

L’aluminium est l’un des matériaux les plus recyclés. Près de 75 % de l’aluminium produit dans le monde, et ce, depuis le début de la production industrielle, est toujours utilisé aujourd’hui.[2] L’aluminium peut être recyclé indéfiniment dans une véritable boucle fermée. Le recyclage de l’aluminium est relativement simple et consomme moins de 95 % d’énergie que le procédé d’électrolyse.[3] 

L’économie de l’aluminium contribue également à sa position comme l’un des métaux les plus recyclés au monde. Contrairement à beaucoup d’autres matériaux, l’aluminium est plus payant par son propre recyclage que dans le flux de déchets industriels. En d’autres mots, recycler l’aluminium est plus payant que de le jeter. La raison est que la demande d’aluminium continue de monter et que le recyclage de l’aluminium permet d’économiser plus de 95 % de l’énergie requise par rapport à la production de nouveaux métaux.[4]

Le processus de recyclage

Les grandes étapes sont les suivantes :

  1. Collecte
  2. Préparation des déchets
  3. Fonte
  4. Raffinage
  5. Refonte

 

L’aluminium peut être recyclé indéfiniment sans perdre ses propriétés ou sa valeur. Cependant, la valeur peut fluctuer sur le marché. Généralement, l’aluminium est combiné avec d’autres matériaux dans la production de produits finis. Il faut séparer les composantes plastiques, ferreuses, les peintures, etc. Évidemment, la plus grande quantité de résidus d’aluminium neufs proviennent des producteurs dont la composition des alliages est connue et l’aluminium n’est généralement pas pollué. Les autres déchets proviennent de produits finis utilisés et de pièces de construction.

 

Le tri des déchet [5]

Les éléments sont séparés mécaniquement par broyage puis séparés. Les techniques de séparation sont diverses. Voici celles qui sont nécessaires pour avoir un tri optimal :

  • Tri par tamisage: utilisé pour séparer les particules de tailles différentes.
  • Tri par jet d’air: utiliser pour séparer les matériaux légers comme le plastique, les isolants, etc.
  • Tri magnétique (à aimantou cellulaire magnétique) : ce procédé permet de séparer, grâce à un champ magnétique, certains types de cellules. C’est la séparation en utilisant les propriétés magnétiques ou électromagnétiques des matériaux qui est surtout utilisée pour les matériaux ferromagnétiques (ferreux).
  • Triage densimétrique (par densité ou par flottation): cette technique est basée sur la poussée d’Archimède. Elle utilise la différence de la masse volumique des déchets à séparer par rapport à la masse volumique d’un liquide dans lequel ils sont plongés. Les déchets sont immergés dans un liquide ayant une masse volumique intermédiaire entre celles des déchets à séparer. Les particules dont la masse volumique est plus élevée que celle du liquide vont couler (les coulés) alors que les autres vont flotter (les flottés). Habituellement, les déchets doivent être broyés pour atteindre une taille inférieure à 10 mm et la pureté des parties sortantes peut dépasser les 95 %. [6] Ce procédé permet de séparer le plastique, le bois, les métaux lourds, l’acier hautement allié, etc.
  • Tri par courant de Foucault : utilisé pour séparer les métaux magnétiques. Ce séparateur utilise un champ magnétique pour séparer les matériaux réagissant à un flux électromagnétique. Cette technique est réalisée à l’aide d’une bande transporteuse ainsi qu’un rotor magnétique à rotation rapide. Les pôles magnétiques produisent un champ d’induction et la vitesse de rotation crée un champ magnétique. Le courant de Foucault se crée dans les particules conductrices de métal non ferreux. Grâce aux forces créées, les particules non ferreuses du flux de produits peuvent être séparées.[7]
  • Nettoyage des pièces : le nettoyage peut se faire par « dry ice blasting ». Ce nettoyage cryogénique est fait par la projection de glace carbonique (CO2 solide) sur les surfaces à nettoyer dans un flux d’air comprimé. Le nettoyage peut aussi se faire dans un four de délaquage qui permet d’enlever les peintures, les laques et les huiles.[8]
  • Triage par imagerie au rayon X : aussi appelé « x-ray transmission », ce procédé permet d’identifier de façon radiométrique divers éléments. Le principe est basé sur la propriété des matériaux pour absorber le rayonnement X. Ce rayonnement est mesuré par des capteurs traversant les particules des minéraux. En fonction de l’intensité du rayonnement passé à travers des particules, il est possible de déterminer le nombre atomique d’éléments contenus dans les minéraux analysés.[9]
  • Tri des alliages par spectrométrie (LIBS) : c’est une technique de spectroscopie à émission atomique qui permet une analyse chimique rapide d’une large gamme de matériaux. Dans la situation présente, c’est la classification rapide des alliages d’aluminium qui nous intéressera. Au Québec, ce procédé n’est pas aussi développé qu’ailleurs, mais c’est entre autres dans les laboratoires nationaux de recherche suédois Acreo Suédois ICT et Swerea Kimab, à Stockholm, que des études ont été réalisées concernant le recyclage d’aluminium. Ce processus physique est la formation de plasma à haute température induit par une courte impulsion laser. Lorsque le faisceau laser est focalisé sur la surface de l’échantillon, un petit volume de la masse de l’échantillon est bloqué dans un processus d’ablation au laser. [10] Le système permet de quantifier et de qualifier la composition de l’échantillon analysé avec une seule impulsion laser.

 

L’aluminium est ensuite fondu par des refondeurs ou des affineurs. Les refondeurs traitent surtout les alliages corroyés pour produire des billettes d’extrusion ou des plaques de laminage. Les affineurs traitent les mitrailles pour produire des alliages de moulage pour les fonderies. Cependant, certains refondeurs peuvent traiter des mitrailles souillées. [11]En Suisse, on récupère surtout les emballages d’aluminium dans les centres de traitements. Pour se débarrasser des substances étrangères, un séparateur magnétique permet de mettre ses substances dans un vortex récupérateur. Le reste est transporté dans une fonderie pour de nouvelles canettes ou des pièces de voitures. Pour éliminer les déchets des emballages ou des contenants souillés, les usines utilisent le procédé de pyrolyse dans un milieu à oxygène raréfié afin que l’aluminium ne s’oxyde pas.[12]

L’aluminium du Québec

L’aluminium du Québec est le plus vert grâce à l’hydroélectricité puisque le Canada produit seulement 2 tonnes de CO2 par tonne d’aluminium alors que la Chine émet jusqu’à 18 tonnes de GES par tonne d’aluminium. Pour les autres pays, en termes de tonnes de CO2 par tonne d’aluminium, l’Australie émet 14 tonnes et les États-Unis émettent 11 tonnes.[19]

Bâtiments et construction

La majorité de l’aluminium dans les bâtiments est recyclé et peut l’être à l’infini.[13] Une étude réalisée par l’Université de technologie de Delft aux Pays-Bas montre qu’en analysant huit bâtiments, le taux de récupération de l’aluminium est de 92 % à 98 %.[14] Michael Stacy affirme que l’aluminium peut être recyclé à 95 % et a une perte de 2 % lors du recyclage, donc ce matériau peut être recyclé pendant trois mille ans.[15]

Matériel de transport

En 2016, dans un véhicule, environ 10 % de la masse était composés d’aluminium considérant que la masse moyenne d’aluminium était de 150,6 kg [16] pour les véhicules pesant 1385 kg [17] en Europe. En fin de vie d’un véhicule, environ 75 % de l’aluminium utilisé dans les automobiles peut être récupéré et recyclé.[18]Différents procédés sont actuellement utilisés pour récupérer les rebuts d’aluminium des véhicules comme il est mentionné précédemment. Néanmoins, ces procédés restent à être développés et instaurés plus activement.

Infrastructures et ouvrages d’art

Cette catégorie comprend les ponts, les passerelles, les structures de signalisation, etc. Puisque la plupart des pièces représentent un grand volume d’aluminium et que la majorité des composantes sont souvent de même alliage, il est facile de refondre les pièces et de les réutiliser.

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