Le rôle des anodes inertes dans la décarbonisation de l'aluminium

Jun 07, 2023

Les anodes inertes peuvent jouer un rôle clé dans l’élimination des émissions provenant de la production d’aluminium primaire.

Lingots d'aluminium Elysis, produits par un nouveau procédé innovant utilisant des anodes inertes

Pomme

Après l’acier, l’aluminium est le deuxième métal le plus utilisé au monde. L’aluminium est incroyablement léger, peut être facilement façonné, est hautement conducteur d’électricité et résiste à la corrosion. Bien qu'il soit synonyme de produits de base quotidiens tels que les canettes de soda et les emballages en aluminium, il ne s'applique pas uniquement aux biens de consommation : il est également essentiel pour la transition vers une économie d'énergie propre en tant que composant clé de l'infrastructure du réseau, des installations solaires, des composants des éoliennes et des systèmes électriques. Véhicules. Dans le même temps, la production d’aluminium contribue de manière significative au changement climatique. L’industrie de l’aluminium est responsable de 2 % des émissions mondiales de gaz à effet de serre (GES), et la demande pour ce matériau augmente considérablement. Sans intervention, un matériau nécessaire à l’action climatique constituera également un obstacle important au progrès climatique.

Pour résoudre cette énigme climatique, il sera essentiel que le secteur apporte deux changements complémentaires : l’électricité utilisée pour produire de l’aluminium doit être décarbonée et les alumineries doivent déployer une technologie de pointe pour réduire ou éliminer les émissions de processus. Même si l’énergie propre peut éliminer les émissions des premières, les émissions liées aux procédés sont plus difficiles à réduire. Les anodes inertes constituent une technologie prometteuse et bien placée pour relever ce défi. Sans investissements dans la recherche, le développement et le déploiement de cette technologie d’avant-garde, nous laissons de côté les solutions de réduction des émissions de carbone dans un secteur qui en a cruellement besoin.

Pour comprendre le rôle que les anodes inertes peuvent jouer dans la décarbonisation de l’aluminium, il est important de comprendre comment les émissions liées à la production d’aluminium sont générées. Presque toutes les émissions du secteur (96 %) proviennent de la transformation du minerai d'aluminium (appelé bauxite) en alumine (principalement en brûlant du carburant sur place), puis de la réduction de cette alumine en aluminium par électrolyse, un processus qui dépend fortement de l'électricité. Le processus d'électrolyse représente à lui seul près de 80 pour cent des émissions de GES du secteur.

Le processus d'électrolyse est utilisé depuis la fin des années 1800 : des anodes de carbone sont insérées dans un mélange d'alumine et d'un sel fondu appelé cryolite, et un courant électrique traverse les anodes de carbone dans le mélange. Grâce à ce processus, l'oxygène est éliminé de l'alumine et recombiné avec une anode de carbone pour créer du dioxyde de carbone (CO2). Cela laisse l’aluminium pur comme produit final.

Les émissions du processus d'électrolyse sont difficiles à éliminer car cette expulsion de CO2 lors de l'étape finale fait partie intégrante de l'extraction de l'aluminium pur.

Outre les émissions de CO2 résultant de la réaction chimique, l'anode en carbone peut également provoquer le rejet de produits chimiques perfluorés (PFC). Les PFC sont produits lorsque le fluor d'un sel utilisé en électrolyse se combine avec le carbone des anodes. Les PFC produits lors de l’électrolyse sont des gaz à effet de serre extrêmement puissants, avec un potentiel de réchauffement climatique respectivement 6 500 et 9 200 fois supérieur à celui du CO2. En 2021, l'usine de Sebree de Century Aluminum, dans le Kentucky, a émis 24 tonnes de PFC, soit l'équivalent des émissions de 40 000 voitures. La puissance même de ces gaz ajoute à la nécessité d’atténuer les émissions de processus provenant des anodes de carbone.

Les anodes inertes ont le potentiel de réduire ou d’éliminer les émissions liées aux processus de production d’aluminium. Les anodes inertes peuvent être fabriquées à partir de divers matériaux et remplir le même rôle que l'anode en carbone. Le remplacement des anodes de carbone par des anodes inertes éliminerait les émissions directes de CO2 de l'aluminerie et entraînerait plutôt l'émission d'oxygène pur. De plus, les anodes inertes élimineraient le processus qui crée des PFC lors de la production d’aluminium.

Les anodes inertes peuvent réduire la pollution atmosphérique locale. En plus des avantages climatiques qu’elles offrent, les anodes inertes offrent également la possibilité de réduire la pollution par le dioxyde de soufre (SO2). Les anodes de carbone sont produites par la cuisson du coke et du brai de goudron de houille, qui contiennent tous deux du soufre. Le SO2 est produit lors de la fusion lorsque l’oxygène de l’air réagit avec le soufre présent dans les anodes de carbone. Cette réaction ne se produit pas lors de l'utilisation d'anodes inertes, éliminant ainsi les émissions de SO2 du processus de fusion.