Les usages de l’aluminium dans l’industrie : une clé de la transition énergétique
L'aluminium est le troisième élément le plus abondant sur la Terre, et ses qualités telles que sa résistance à la corrosion, sa ténacité par rapport au poids et sa conductivité électrique le rendent apprécié dans des industries telles que celle des transports ou de l'énergie. Le fait qu’il soit si recyclable, le rend aussi clé de la transition énergétique.
Última modificación: 28 octobre 2023
L’aluminium est un matériau omniprésent dans nos vies. Chaque jour, nous entrons en contact avec lui dans notre vie quotidienne : sûrement tout au long de la journée, nous ouvrons une fenêtre, buvons une canette de boisson gazeuse ou utilisons un appareil électronique (tablette, ordinateur portable, téléphone portable) qui ont des pièces en aluminium. Dans l’industrie manufacturière, l’aluminium est l’un des métaux les plus utilisés, en raison de ses propriétés physico-chimiques, mécaniques et technologiques, telles que la résistance à la corrosion, son aptitude à l’alliage, sa conductivité électrique et thermique, son faible poids spécifique (un tiers de l’acier), sa durabilité, sa recyclabilité et sa ductilité, entre autres.
L’aluminium est le troisième élément le plus abondant sur la Terre. Même les émeraudes, les rubis et les saphirs sont principalement constitués d’oxyde d’aluminium dans des cristaux. C’est donc la première ressource de plus en plus d’industries. Dans cet article, nous expliquerons les trois principales utilisations de l’aluminium dans l’industrie et les raisons pour lesquelles c’est le métal préféré.
Les propriétés de l’aluminium qui le rendent si apprécié dans l’industrie
L’aluminium possède des dizaines de propriétés qui en font l’option choisie dans de nombreuses applications industrielles, dont nous n’en mentionnons que quelques-unes.
Faible densité
L’aluminium a une densité qui est d’un tiers de celle du fer ou du cuivre. Cela signifie que ce qui est fait d’aluminium sera beaucoup plus léger, cela fera économiser de l’énergie dans sa fabrication et son transport et il sera possible de transporter plus d’aluminium que d’autres matériaux pour le même prix.
Résistance à la corrosion
L’aluminium peut être utilisé dans des conditions environnementales sévères, telles que l’exposition au soleil, à la pluie ou aux basses températures, car il ne se corrode pas facilement grâce à sa haute résistance à l’oxydation et à la corrosion. Cela en fait un choix idéal pour les structures qui doivent être érigées en mer, par exemple.
Recyclabilité
Comme nous l’avons expliqué dans l’article qui lui est consacré, l’aluminium est l’un des matériaux les plus recyclables au monde, produisant un matériau identique au produit d’origine. Cela le rend plus rentable que d’autres pour la fabrication, car la refonte de l’aluminium nécessite également très peu d’énergie (5 % de ce qui est nécessaire pour la fonte initiale).
Conductivité thermique et électrique
L’aluminium est un bon conducteur électrique (moins bon que le cuivre, mais aussi moins cher) et sa conductivité thermique est trois fois supérieure à celle du fer. Par conséquent, il est utilisé dans la fabrication de câbles électriques et de feuilles de papier d’aluminium, qui sont utilisés dans les applications de transports et d’électricité, comme dans la fabrication de voitures. En plus, lorsqu’il est soumis à de basses températures, sa résistance augmente sans devenir plus cassant (plus facile à casser), c’est pourquoi il est utilisé dans la construction d’appareils qui doivent être exposés à des températures basses.
Ductilité
La ductilité est la capacité des matériaux à se déformer à froid sans se rompre. L’aluminium est très ductile, ce qui lui permet d’être mis en forme dans les dernières étapes de conception du produit, sous forme de tôles, de tubes, de tiges, de fils, etc.
Aptitude à l’alliage
L’aluminium est l’un des métaux les plus alliés de l’industrie, car il contient une grande quantité d’impuretés. En fait, ce matériau dans son utilisation commerciale est toujours un alliage. Il est généralement allié avec du cuivre, du magnésium, du manganèse, du silicium, de l’étain ou du zinc. Par exemple, l’alliage 5052, avec du magnésium, du chrome, du cuivre, du fer, du manganèse, du silicium et du zinc, a des applications dans des grandes structures marines sensibles aux mouvements de la Terre, car il présente une résistance exceptionnelle à la corrosion de l’eau de mer et du brouillard salin.
Réflectivité
La réflectivité est la fraction (en pourcentage) du rayonnement incident réfléchi par une surface. Une plaque d’aluminium, surtout plus il est pur, a une bonne performance de réflexion de la lumière (entre 70 et 80 %), meilleure que celle d’une plaque d’argent sous lumière ultraviolette. C’est pourquoi il est utilisé dans des revêtements tels que ceux présents dans les télescopes.
Faible toxicité
L’aluminium est un matériau qui n’émet pas de toxiques ou d’odeurs, il est donc très apprécié dans l’industrie alimentaire, comme dans les procédés d’emballage alimentaire (tetra bricks, par exemple) et dans la fabrication d’ustensiles de cuisine tels que woks, autocuiseurs et autres ustensiles de cuisine.
6 secteurs industriels où l’aluminium joue un rôle clé
Avec l’énumération des propriétés de l’aluminium, nous avons déjà décrit certaines utilisations de l’aluminium dans l’industrie. On peut les résumer en six.
Industrie des transports
L’aluminium est présent dans de plus en plus de modes de transport et en plus grande quantité en raison de sa résistance et de son faible poids. De cette façon, les trains, les navires, les automobiles et d’autres moyens de l’industrie aérospatiale, entre autres, ont besoin de moins de force pour se déplacer, ce qui augmente leur efficacité de son carburant et réduit leurs émissions de carbone grâce à la fabrication de pièces avec un excellent rapport résistance/poids (châssis, par exemple, dans le cas des automobiles).
Bien que ce ne soit pas le matériau le plus résistant, différents alliages avec des métaux tels que le cuivre, le chrome, le manganèse, le zinc, etc., augmentent sa résistance, il existe donc des alliages spécifiques pour l’industrie aérospatiale, par exemple, comme l’aluminium 1420 et 1421, ou 2090, utilisé dans les instruments de cabine et les pièces de fuselage d’avions, qui bénéficient également de sa flexibilité. En plus, sa résistance naturelle à la corrosion permet d’économiser beaucoup d’argent sur les revêtements anticorrosion. Dans le cas des vasseaux spatiaux et les satellites, ils contiennent entre 50 % et 90 % d’alliages d’aluminium dans leurs pièces.
Dans le cas du transport ferroviaire, de grandes quantités d’aluminium sont aujourd’hui utilisées, tant dans les éléments porteurs des trains que dans les carroceries des trains, métros et tramways, entre autres. La grande vitesse de la France ou le LRC canadien à moyenne distance entre l’Ontario et le Québec ou le train du Japon, y compris la version la plus récente du train à grande vitesse Shinkansen sont des exemples de ce que les Français appellent des « chemins de fer » pour désigner le train, aujourd’hui c’est plus de l’aluminium que du fer. Grâce à ce matériau léger et anticorrosif, les vitesses élevées peuvent être atteintes et des charges lourdes peuvent être transportées, ce que ce transport nécessite pour concurrencer les autres transports.
L’industrie automobile, pour sa part, dépend encore largement de l’acier, mais le besoin actuel de réduire les émissions de CO2 et d’augmenter l’efficacité des carburants (quels qu’ils soient) a fortement stimulé l’utilisation de l’aluminium. Les enquêtes citées dans ce portail spécialisé dans l’automobile montrent que l’aluminium est le matériau utilisé dans l’industrie automobile dont l’utilisation croît le plus rapidement, et que celle-ci augmentera d’ici 2026, avec plus de 230 kilos par véhicule.
Industrie de l’énergie
Les lignes électriques longue distance bénéficient de métaux à faible densité, conducteurs d’électricité, ductiles et résistants à la corrosion, car ils permettent de former facilement des fils qui résistent également aux intempéries. Ainsi, l’aluminium a remplacé le cuivre, plus lourd et moins ductile, ainsi que plus cher, dans les câblages électriques et les transformateurs, ainsi que dans les boîtes à fusibles, les antennes paraboliques, les systèmes de son et même les appareils électroménagers.
L’aluminium est en effet un métal clé de la transition énergétique, car il est également de plus en plus présent dans la fabrication de panneaux solaires et autres infrastructures impliquées dans la production d’énergies plus propres. Cependant, le fait que sa fabrication soit responsable de 2 % des émissions de CO2 et que la Chine, avec ses propres objectifs environnementaux, soit son principal producteur, rend nécessaire d’opter pour son recyclage et de le perfectionner de plus en plus afin de le collecter et le séparer du reste de ses alliages sans impuretés.
Industrie alimentaire
L’une des utilisations de l’aluminium dans l’industrie alimentaire qui nous vient à l’esprit est sûrement la fabrication de contenants, comme les canettes de boissons gazeuses ou les tetra-briks. Cependant, son champ d’application va bien au-delà : les grossistes de l’industrie utilisent également ce métal dans des citernes pour stocker et transporter des aliments et boissons en vrac, comme l’huile ou le lait, le café, le riz, le blé ou encore les produits d’origine animale emballés sous vide comme la viande. Dans ces cas, le fait que l’aluminium soit non toxique, ne transmette pas d’odeurs, soit léger et résistant à la corrosion est essentiel.
Industrie de fabrication de biens de consommation
En plus de ceux de l’industrie alimentaire, l’aluminium se retrouve dans d’autres biens de consommation connexes, comme les plateaux, les ustensiles de cuisine, le petit électroménager, etc.
De plus, nous pouvons le trouver dans de nombreux appareils électroniques que nous manipulons au quotidien, tels que les téléphones portables, les ordinateurs portables ou les téléviseurs, par exemple, sous la forme de dissipateurs thermiques. Le fait qu’ils deviennent plus légers, élégants et très durables est dû à l’utilisation de l’aluminium.
On le retrouve également dans l’ameublement et la décoration.
Industrie de la construction
L’industrie de la construction bénéficie de la grande malléabilité, du rapport résistance/poids et de la polyvalence de l’aluminium. Les bâtiments les plus hauts, qui nécessitent des matériaux légers et durables, faciles à entretenir et esthétiquement attrayants, contiennent une grande quantité d’aluminium dans leurs structures intérieures et vues. En plus, ils bénéficient également de l’efficacité énergétique que de plus en plus les constructeurs sont obligés de fournir.
Dans les climats océaniques et les régions éloignées, l’aluminium est utilisé pour les toits et d’autres éléments structurels, car il est également facile à assembler et à démonter pour les réparations, entre autres avantages.
Même dans les constructions temporaires telles que les expositions, l’esthétique, la légèreté, la facilité de montage et de démontage, etc. de l’aluminium sont largement appréciés.
Industrie militaire
Nous avons laissé cette industrie pour la fin, non pas parce qu’elle est la moins importante, mais parce qu’elle peut être en partie incluse dans les transports, la construction, etc. L’armée nécessite la fabrication de moyens de transport terrestres, navals et aériens tels que des chars, des avions ou des navires, ainsi que des camps avec du mobilier, des appareils électroniques, etc. Cependant, les besoins de l’industrie militaire sont si spécifiques qu’elle mérite d’être soulignée séparément.
L’industrie militaire nécessite des économies de carburant maximales, se déplace dans des climats défavorables et a besoin de biens durables, entre autres besoins, de sorte que la durabilité, la résistance à la corrosion, la légèreté et le prix de l’aluminium sont des qualités très appréciées.
