Métallurgie de l'Aluminium et devenir de l'Oxygène...

[ecolami]

Bonjour,
La métallurgie de l'aluminium produit de grandes quantité d'Oxygène qui, malheureusement, consume des électrodes de graphite et produit donc du gaz carbonique.
A l'heure ou la réduction des gaz a effet de serre est une préoccupation globale il serait nécessaire ( et pas juste souhaitable) que cette réaction secondaire n'aie pas lieu.
En 2019 la production mondiale était d'environ 64,3 millions de tonne de métal.
La quantité d'oxygène correspondante est environ 2 fois plus grande: il s'agit de chiffres significatifs.
Alors par quoi remplacer le graphite pour relâcher de l'oxygène?
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[Amanuensis]

L'électrolyse complète de Al2O3, en Al et O2 gazeux, si tant est qu'elle soit possible, demanderait une quantité d'énergie effarante (qu'il faudra bien générer d'une manière ou d'une autre !). Et on peut se demander quels dégâts pourraient faire sur les installations du dioxygène gazeux à haute température !

Du coup on "aide" l'électrolyse avec un réducteur qui 1) amène de l'énergie (le carbone est brûlé !), 2) bloque l'oxygène avant qu'il ne fasse plein de dégâts.

Quitte à chercher une autre option, c'est plutôt vers un autre réducteur que le carbone qu'il faut regarder...

[40CDV20]

Bjr,
Sujet intéressant.
Nous n'en sommes plus à l'origine du fameux procédé Bayer. Actuellement, les anodes sont de type "précuites" ou "Söderberg" qui s'écartent un peu du graphite ce qui permet des cellules sous 4V/200 KA. Ceci étant, le tableau est même plus sombre, car l'anode brulée par l'oxygène produit bien du CO2 et ce que l'on sait moins du CO. On travaille principalement sur du titane recouvert d'oxydes de carbures et de nitrures de métaux rares;
Cdt

[Amanuensis]

4V, 200 kA, on est pas loin du mégawatt ! Pour quelle production d'aluminium par unité de temps ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[ecolami]

Bjr,
Sujet intéressant.
Nous n'en sommes plus à l'origine du fameux procédé Bayer. Actuellement, les anodes sont de type "précuites" ou "Söderberg" qui s'écartent un peu du graphite ce qui permet des cellules sous 4V/200 KA. Ceci étant, le tableau est même plus sombre, car l'anode brulée par l'oxygène produit bien du CO2 et ce que l'on sait moins du CO. On travaille principalement sur du titane recouvert d'oxydes de carbures et de nitrures de métaux rares;
Cdt

Bonjour, Il y a-t-il eu des essais concluants avec des telles électrodes? Je sais qu'en phase aqueuse le titane se couvre d'une couche ISOLANTE d'oxyde dont l'épaisseur et la couleur (interférentielle) dépend de la tension. même a 200volts continus on a un effet isolant.
L'électrolyse de l'alumine avec les anodes en carbone produit aussi, accessoirement, du Tétrafluorométhane gaz a effet de serre persistant.
Si j'ai commencé cette discussion c'est apres avoir lu un article sur les marché du carbone et les quotas: les industriels de l'aluminium se sont manifestés.

Les sidérurgistes européens vont construire une usine prototype de réduction du minerai par l'hydrogène minoritaire et gaz naturel dans un premier temps puis hydrogène majoritaire.
https://www.dillinger.de/d/fr/actual...ce-96934.shtml
Déja l'emploi de méthane permet de limiter l'émission de de gaz carbonique ensuite avec l'hydrogène il faudra quand m^me introduire du carbone pour obtenir de l'ACIER.
D'un point de vue développement durable ce n'est pas une solution viable: les réserves en charbon sont bien plus grandes que pour le gaz naturel. De plus le charbon ne peut être employé que dans des grandes usines munies d'installation de filtration-neutralisation des fumées. Alors que le Gaz naturel peut servir pour les véhicules les trains et les navires

[Amanuensis]

L'hydrogène remplacerait une partie du carbone comme réducteur ?

[ecolami]

Bonjour,
Oui c'est possible. Il y a un inconvénient c'est l'adsorbtion d'hydrogène dans le fer qui dégrade ses propriétés. Mais en injectant la bonne quantité d'oxygène (comme on le fait pour décarburer la fonte on résoud le problème.
Le fer peut adsorber l'hydrogène, l'azote et le carbone qui s'intercalent dans le réseau cristallin.

[ecolami]

4V, 200 kA, on est pas loin du mégawatt ! Pour quelle production d'aluminium par unité de temps ?

Petite disgression j'aimerai bien voir les enroulements du transformateur haute tension en trés basse tension pour des telles intensités!

[40CDV20]

Bjr,
Tout ceci date un peu, mais si on s'en tient aux données de Péchiney (et sous réserve)
L'eutectique est à 18.5% d'alumine, on ne sait toujours pas faire fonctionner un électrolyte sur la durée à une concentration > 7% d'Al2O3 (ce qui est peu, la plage pratique est de 3-5%) pour cause d'empattage. Les anodes quelque soit le type sont constituées de coke de pétrole et de brai (16% en précuites, 30% Söderberg). Le bilan énergétique donne :
Pour une tonne d'Al° à 99.97%
430 Kg de carbone
13000 KWh
Le titre 99.97% est rarement utilisé en l'état, sauf Russie et RPC (un temps tout au moins), il faut donc aussi considérer le coût du raffinage électrolytique Al° 99.99%, qui sert à la constitution de tous les alliages.
Oui on continue à travailler la dessus Pechiney, Alcoa, le Japon également, mais on ne dispose que de peu de publications.

[ecolami]

Bonjour
La production mondiale d'aluminium primaire (extrait des mines) est de 64.285 millions de tonnes par an c'est accompagné par la production de 116,355 millions de tonnes d'oxygène qui est malheureusement brulé au contact de l'électrode en charbon.
Accessoirement la présence de carbone et de dérives fluorés dans le bain d'électrolyse s'accompagne de l'émission de gaz tétrafluorure de carbone qui a un effe t de serre considérable 6500 fois celui du CO2 et qui est pratiquement indestructible.

[Amanuensis]

Accessoirement la présence de carbone et de dérives fluorés dans le bain d'électrolyse s'accompagne de l'émission de gaz tétrafluorure de carbone qui a un effe t de serre considérable 6500 fois celui du CO2 et qui est pratiquement indestructible.

Intéressant. Mais j'imagine qu'il n'est pas émis en grande quantité, et qu'il existe des moyens "simples" de le piéger avant qu'il arrive dans l'atmosphère, non ?

(C'est un CFT, et les émissions de CFT sont fortement réglementées depuis la découverte de leur effet sur la couche d'ozone...)

[Amanuensis]

Corrigendum : CFC, pas CFT

[ecolami]

Intéressant. Mais j'imagine qu'il n'est pas émis en grande quantité, et qu'il existe des moyens "simples" de le piéger avant qu'il arrive dans l'atmosphère, non ?

Malheureusement NON on ne le capte pas, heureusement il n'est pas émis en grande quantite par tonne de métal. Seulement vu la production mondiale et le pouvoir de réchauffement allié a une stabilite estimé a 50 000 ans c'est un problème. Je n'arrive plus retrouver la quantité produite par tonne de métal.

[Amanuensis]

Malheureusement NON on ne le capte pas

Source ?

[Amanuensis]

Sinon le sujet permet de soulever un point important pour une société "renouvelable" : le carbone fossile n'amène pas que de l'énergie obtenue en le cramant avec l'oxygène de l'air, c'est aussi une source de réducteur. Et c'est critique pour la métallurgie, qui part d'un produit brut, des oxydes de métal. (Et le carbone fossile a alors un rôle bien plus "noble" que d'être juste cramé...)

Faudra trouver un moyen de remplacer le carbone fossile par autre chose.

[ecolami]

Bonjour,
Quand on a obtenu de l'aluminium métallique la première fois c'etait par l'action du sodium METAL sur le Chlorure d'aluminium ANHYDRE. Je n'ai pas fait l'essai mais j'imagine quelque chose de particulièrement violent
Dans de telles condition l'aluminium était classé parmi les METAUX PRECIEUX par son éclat et sa grande légèreté.

[Bounoume]

Petite digression j'aimerai bien voir les enroulements du transformateur haute tension en trés basse tension pour des telles intensités!

à voir aussi les redresseurs de courant....... il fut un temps où c'étaient des mutateurs à vapeur de mercure..... qui n' étaient même pas scellés étanches.... il fallait y entrer pour enlever les dépôts de Hg0 formés.... 1972 ou 13, à Issoire... maintenant, encore utilisés?
Pour la très basse tension, là on se débrouille probablement bien en montant en série les cuves d'électrolyse.....

Encore pour la petite histoire, je me souviens que lors de la mise en service de l'usine d'aluminium d'Arjusans (près Lacq) les voisins se plaignaient de la mort de la végétation alentour....
depuis les gaz émis doivent ếtre récupérés ou neutralisés ????

[Bounoume]

correction: la localisation de l'usine d'aluminium, alimentée en électricité par une centrale thermique brûlant le gaz de Lacq, c'était Péchiney, à Mourenx ou Noguères. alias Pardies...

[ecolami]

Bonjour,
Je crois que les usines d'aluminium sont pratiquement toutes a proximite des barrages hydroélectriques.

[40CDV20]

Bjr,
Ça, c'était avant. Chez nous, pour ne pas dire en CE, l'exemple de Dunkerque engage un changement de vision à la Chinoise. Si possible un accès par voie navigable, quant à l'énergie, on construira une centrale thermique ou un réacteur dédié à l'usine. L'écologie dans tout ça ? Ce n'est pas le sujet au pays de la pensée unique ! Mourenx (Pau), c'était une petite unité. La "grosse régionale" était celle d'Alcoa à Lannemezan (Tarbes) avec sa centrale thermique également dédiée, fermée depuis au moins 15 ans. Hasard, ou volonté régionale de verser dans la chimie, ces deux sites ont subi une restructuration à coups de sabre, ce qui fait de ces deux villes des endroits où il ne fait pas bon respirer !
Le coup de grâce porté aux industries grandes consommatrices de KW (et à notre indépendance énergétique), l'a été sous le règne de Normal 1er. Les premiers effets percutent 2022 de plein fouet (Pechiney Dunkerque) et ce n'est qu'un début.
Cdt

[ecolami]

Bjr,
Ça, c'était avant. Chez nous, pour ne pas dire en CE, l'exemple de Dunkerque engage un changement de vision à la Chinoise. Si possible un accès par voie navigable, quant à l'énergie, on construira une centrale thermique ou un réacteur dédié à l'usine. L'écologie dans tout ça ? Ce n'est pas le sujet au pays de la pensée unique ! Mourenx (Pau), c'était une petite unité. La "grosse régionale" était celle d'Alcoa à Lannemezan (Tarbes) avec sa centrale thermique également dédiée, fermée depuis au moins 15 ans. Hasard, ou volonté régionale de verser dans la chimie, ces deux sites ont subi une restructuration à coups de sabre, ce qui fait de ces deux villes des endroits où il ne fait pas bon respirer !
Le coup de grâce porté aux industries grandes consommatrices de KW (et à notre indépendance énergétique), l'a été sous le règne de Normal 1er. Les premiers effets percutent 2022 de plein fouet (Pechiney Dunkerque) et ce n'est qu'un début.
Cdt

Bonjour,
C'est vraiment consternant.. cela s'inscrit dans un mouvement de désindustrialisation porté en partie par des considérations écologiques: pour éviter la pollution par les industries il suffit de s'en débarrasser!