L'aluminium est l'élément chimique de numéro atomique 13, de symbole Al. Il appartient au groupe 13 du tableau périodique ainsi qu'à la famille des métaux pauvres.

Le corps simple aluminium est un métal malléable, de couleur argent, remarquable pour sa résistance à l’oxydation et sa faible densité. C'est le métal le plus abondant de l'écorce terrestre et le troisième élément le plus abondant après l'oxygène et le silicium ; il représente en moyenne 8 % de la masse des matériaux de la surface solide de notre planète. L'aluminium est, en règle générale, trop réactif pour exister à l'état natif dans le milieu naturel : on le trouve au contraire sous forme combinée dans plus de 270 minéraux différents, son minerai principal étant la bauxite, où il est présent sous forme d’oxyde hydraté dont on extrait l’alumine. Il peut aussi être extrait de la néphéline, de la leucite, de la sillimanite, de l'andalousite et de la muscovite.

L'aluminium métallique est très oxydable, mais est immédiatement passivé par une fine couche d'alumine Al2O3 imperméable de quelques micromètres d'épaisseur qui protège la masse métallique de la corrosion. On parle de protection cinétique, par opposition à une protection thermodynamique, car l’aluminium reste en tout état de cause très sensible à l'oxydation. Cette résistance à la corrosion et sa remarquable légèreté en ont fait un matériau très utilisé industriellement.

L'aluminium est un produit industriel important, sous forme pure ou alliée, notamment dans l'aéronautique, les transports et la construction. Sa nature réactive en fait également un catalyseur et un additif dans l'industrie chimique ; il est ainsi utilisé pour accroître la puissance explosive du nitrate d'ammonium.

La production mondiale de bauxite atteignait 211 millions de tonnes en 2010, l'Australie en assurant 33,2 % devant la Chine (19,0 %), le Brésil (15,2 %), l'Inde (8,5 %) et la Guinée (8,2 %) – la Guinée détient à elle seule plus du quart des réserves mondiales de bauxite, estimées fin 2010 à 28 milliards de tonnes. La production mondiale d'aluminium métallique s'est élevée à 41,4 millions de tonnes en 2010, dont la Chine a réalisé 40,6 % avec 16,8 millions de tonnes, loin devant la Russie (9,3 %) le Canada (7,1 %) et le Portugal (5,2 %).

Histoire

Échantillon d'aluminium.

En 1807, Humphry Davy, après avoir découvert que le sodium et le potassium entraient dans la composition de l’alun, suppose qu’il s’y trouve aussi un autre métal, qu’il baptise « aluminium » (en latin, « alun » se dit alumen). Pierre Berthier découvre dans une mine près des Baux-de-Provence en 1821 un minerai contenant de 50 à 60 % d’oxyde d’aluminium. Ce minerai sera appelé bauxite.

En 1825, le chimiste et physicien danois Hans Christian Ørsted réussit à produire une forme impure du métal. Friedrich Wöhler approfondit les travaux d'Ørsted en 1827. Il isole l’aluminium par action du potassium sur le chlorure d’aluminium, obtenant une poussière grise d’aluminium. Il est le premier à mettre en évidence les propriétés chimiques et physiques de cet élément, dont la plus notable est la légèreté.

Le chimiste français Henri Sainte-Claire Deville améliore en 1846 la méthode de Wöhler en réduisant le minerai par le sodium. En 1854, il présente à l'Académie des sciences le premier lingot d'aluminium obtenu, à l'état fondu, par voie chimique. Il publie ses recherches dans un livre en 1856. Cette méthode est utilisée de façon industrielle à travers toute l’Europe pour la fabrication de l’aluminium (notamment en 1859 par Henry Merle dans son usine de Salindres, berceau de la société Pechiney), mais elle reste extrêmement coûteuse, donnant un métal dont le prix était comparable à celui de l'or (1200 et 1 500 F or/kg et l'argent 210 F/kg seulement). Le métal est alors réservé pour fabriquer des bijoux de luxe. Napoléon III reçoit ses hôtes de marque avec des couverts en aluminium, les autres devant se contenter de couverts en or. Ensuite, avec la baisse des coûts, l'aluminium trouve des applications dans les ustensiles de cuisine et, en alliage, dans l'industrie de l'aéronautique (alliage duralumin moins cassant créé en 1909) et le câblage électrique (almelec créé en 1921 et utilisé comme conducteur électrique). En 1901 naît l’Aluminium Association (AA), cartel qui réunit les entreprises des quatre seuls pays producteurs au monde (France, États-Unis, Allemagne, Royaume-Uni) et qui maintient le prix de l'aluminium stable alors que le cours des métaux concurrents subissent de plus grandes fluctuations. À la fin des années 1970, la production d’aluminium se contracte et l'arrivée de nouveaux concurrents (Canada, Australie, Russie) font éclater le cartel qui ne contrôle plus son prix dont la valeur décline.

1855 : les nouveaux métaux sont exposés à l’Exposition universelle de Paris. La société Pechiney est créée en France.

Le premier site industriel producteur d’aluminium au monde s’installe à Salindres dans le Gard, et commence son activité dès 1860.

1876 : William Frishmuth réalise la première coulée d’aluminium. En 1884, il réalise la coiffe du Washington Monument en ce métal.

1886 : de manière indépendante, Paul Héroult et Charles Martin Hall, découvrent la méthode de production de l’aluminium en remarquant qu’il est possible de dissoudre l’alumine et de décomposer le mélange par électrolyse (procédé Héroult-Hall breveté) pour donner le métal brut en fusion. Pour cette découverte, Hall obtient un brevet (400655) la même année. Ce procédé permet d’obtenir de l’aluminium de manière relativement économique. La méthode mise au point par Héroult et Hall est toujours utilisée aujourd’hui.

1887 : Karl Josef Bayer décrit une méthode connue sous le nom de procédé Bayer pour obtenir de l’alumine à partir de la bauxite, en la dissolvant avec de la soude. Cette découverte permet de faire entrer l’aluminium dans l’ère de la production de masse.

1888 : les premières sociétés de production d’aluminium sont fondées en Suisse, France et aux États-Unis.

de 1941 à 1959, la France a frappé des pièces de monnaie de 50 c, 1 F, 2 F et 5 F en aluminium. Auparavant, pendant la première guerre mondiale et dans les années 1920, de très nombreuses monnaies de nécessité avaient déjà été frappées en France et à l'étranger.

Isotopes

L'aluminium possède 22 isotopes connus, de nombre de masse variant entre 21 et 42, ainsi que quatre isomères nucléaires. Seul Al est stable, ce qui fait de l'aluminium un élément monoisotopique. Si le radioisotope Al existe également dans la nature (demi-vie de 7,17×10 années), l'abondance de Al est telle qu'on considère l'aluminium comme mononucléidique et on lui attribue une masse atomique standard de 26,9815386(8) u. Tous les autres isotopes de l'aluminium ont une demi-vie inférieure à 7 minutes, et la plupart d'entre eux ont une demi-vie inférieure à une seconde.

Propriétés

Propriétés physiques

L’aluminium est un métal mou, léger, mais résistant avec un aspect argent-gris mat, dû à une mince couche d’oxydation de cinq à dix nanomètres qui se forme rapidement quand on l’expose à l’air et qui empêche la corrosion de progresser dans des conditions normales d’exposition chimiques. Ce film composé d'alumine se forme spontanément très rapidement quand l’aluminium est mis en contact avec un milieu oxydant comme l’oxygène de l’air. À la différence de la plupart des métaux, il est utilisable même s’il est oxydé en surface. On peut même dire que sans cette couche d’oxyde, il serait impropre à la plupart de ses applications. Il est possible d’augmenter artificiellement l’épaisseur de cette couche d’oxydation par anodisation, ce qui permet d’augmenter la protection et de décorer les pièces en colorant la couche d’oxyde. Contrairement à l’aluminium qui est un très bon conducteur, l’oxyde d’aluminium est un excellent isolant.

L’aluminium a une densité (2,7) environ trois fois plus faible que celle de l’acier ou du cuivre ; il est malléable, ductile et facilement usiné et moulé. C’est le deuxième métal le plus malléable et le sixième le plus ductile.

Il est paramagnétique et ne provoque pas d’étincelles.

Bombardé par un laser à électrons libres, l’aluminium devient transparent dans les ultraviolets extrêmes.

Propriétés chimiques

En solution, l’aluminium se trouve le plus généralement sous la forme d’ions Al. Il s’oxyde lentement à froid et rapidement à chaud pour former l’alumine Al2O3. L’action des acides sur l’aluminium produit l’ion cité plus haut.

La réaction de l'aluminium avec une solution aqueuse d'hydroxyde de sodium (soude) produit de l’aluminate de sodium et du dihydrogène gazeux, selon une réaction exothermique d’équation :

Les hydroxydes d’aluminium s’obtiennent en général en précipitant une solution contenant des cations Al à l’aide d’une base. Cette méthode permet de former selon les conditions de précipitation différentes phases cristallographiques tel que la bayerite, la boehmite, la gibbsite.

L’aluminium est aussi utilisé en tant que réducteur fort, notamment pour l’aluminothermie et en pyrotechnie dans les feux d'artifice, où il joue un rôle similaire au magnésium, à moindre coût et avec une puissance plus grande.

Cinétique dans l'organisme humain et élimination

L'organisme d'un sujet sain contient au total de 30 à 50 mg (ATSDR 1999), surtout présent dans l’os (+/- 50 %), le poumon (environ 25 %) et le foie (20 à 25 %). Le reste est partagé dans d'autres organes, dont le système nerveux central et la rate. Les taux tissulaires et notamment dans le poumon et le cerveau augmentent avec l’âge (ATSDR 1999). Le traçage isotopique (isotope radioactif Al) d'aluminium injecté montre que 24 h après l’injection, 99 % de l’aluminium sanguin est passé dans la fraction plasmatique. Peu à peu, le taux intra-érythrocytaire augmente pour atteindre 14 %. L'aluminium se lie, dans le plasma, préférentiellement à la transferrine (80 %), et à l'albumine à hauteur de 10 %, les 10 % restants sont transportés par des protéines de bas poids moléculaire (LMW). L'Al-transferrine se dépose surtout dans la rate et le foie (riches en récepteurs-transferrine), pendant que l'Al-LMW se fixe dans l’os (qui ne contient pas de récepteurs-transferrine) . L'homme élimine plus de 95 % de l'aluminium ingéré dans les fèces, et 83 % de l'aluminium qui aura passé la barrière intestinale sera éliminé par voie urinaire (avec une fonction rénale normale, la dose éliminée varie de 3 à 20 μg/ℓ d'urine. Des chélateurs (EDTA, déféroxamine...) en accélèrent l'élimination). La demi-vie dans l'organisme varie selon l'importance et la durée d’exposition et la durée de la redistribution de l’aluminium à partir des organes qui l'ont stocké. Elle peut durer plusieurs années. Elle est triphasique : en phase 1, la moitié de l'aluminium est éliminé en quelques heures, en phase deux, 50 % de ce qui reste est éliminé en quelques semaines, et il faut habituellement plus d'un an pour éliminer la moitié du reste.

Toxicologie

Une des premières statues coulées en aluminium (1893), L’Ange de la charité chrétienne souvent appelé Eros trônant sur le Shaftesbury Memorial situé à Piccadilly Circus, à Londres

Lingot d’aluminium

Raies d’émission

Bauxite (Hérault)

Production mondiale d’aluminium

Production mondiale d’aluminium primaire. Source : International Aluminium Institute

Dans certaines conditions, l’aluminium est reconnu pour ses effets neurotoxiques. L'« encéphalopathie des dialysés » (ou « démence des dialysés ») observée dès 1972, a pu être attribuée en 1978 à l'aluminium contenu dans le dialysat, qui s'ajoute à un apport oral d'hydroxyde d'aluminium visant à contrôler l'hyperphosphorémie du patient. Des personnes exposées à l’aluminium (à la suite d'un traitement de dialyse) peuvent développer des complications au niveau du système nerveux central, la myofasciite à macrophages, l’encéphalopathie, l’épilepsie et des troubles de mémoire. L’accumulation d’aluminium dans l’organisme peut aussi jouer un rôle dans d’autres maux comme le psoriasis, les insuffisances hépatorénales chroniques, l’anémie, l’ostéomalacie (os cassants ou mous), l’intolérance au glucose et les arrêts cardiaques chez les humains. Les cellules du cerveau des patients atteints d’Alzheimer contiennent de 10 à 30 fois plus d’aluminium que la normale. La réglementation européenne impose maintenant aux centres de dialyse de mieux contrôler l'exposition des dialysés à l'aluminium, ce qui s'est traduit par une diminution de leurs taux sériques moyens, avec une diminution de 61,8 ± 47,5 μg/ℓ en 1988 à 25,78 ± 22,2 μg/ℓ en 1996.

Parmi les sources d'exposition figurent les aliments, l’eau, les cosmétiques (en particulier les déodorants / antitranspirants sous forme de sels d'aluminium), les médicaments anti-acides. Les ustensiles de cuisine et le papier d’aluminium peuvent également en libérer (en quantité généralement négligeable) dans les aliments. C'est pourquoi son utilisation dans la fabrication de conduites d’eau est prohibée dans plusieurs pays. Cependant, le sulfate d'aluminium est utilisé dans le traitement des eaux. Des cas particuliers sont certains adjuvants de vaccins, et l’eau pour la dilution des concentrés pour hémodialyse, lorsqu’elle provient d’une station de production inefficace, ainsi que les poches de nutrition parentérale. Dans ces derniers cas, l'aluminium est directement injecté dans le système sanguin ou dans le muscle (autrefois la vaccination pouvait être sous-cutanée, mais elle est devenue intramusculaire).

En France, la campagne massive de vaccination à la suite de la Grippe A (H1N1) de 2009-2010 a relancé la polémique sur les risques de santé liés à cet élément car 47 % des vaccins commercialisés contiennent comme adjuvant de l'aluminium. Et en 2012, on évoque à nouveau, sur la base d'un suivi plus large (statistiquement plus significatif) le lien entre aluminium et Myofasciite à macrophages.

Une étude parue en janvier 2012 dans la revue scientifique : Journal of Applied Toxicology publiant des articles de recherches originales concernant la toxicologie montre in vitro les effets néfastes des sels d’aluminium (chlorhydrate d’aluminium et chlorure d'aluminium) sur les cellules épithéliales mammaires humaines. Tout cela avec des doses 1 500 à 100 000 fois inférieures à celles que l’on retrouve dans les déodorants contenant des sels d'aluminium du commerce.

État des connaissances

En France

Le Groupe Nerf-Muscle du Département de Pathologie de Hôpital Henri Mondor de Créteil, et le Groupe d’études et de recherche sur les maladies musculaires acquises et dysimmunitaires (GERMMAD) de l’Association française contre les myopathies décèlent un syndrome qu'ils appellent myofasciite à macrophages (MFM), qui sera histologiquement défini en 1998 puis médicalement définie en 2003.

décembre 2000, la Direction générale de la santé (DGS, ministère de la santé) saisit les agences de sécurité sanitaire (AFSSAPS/AFSSA/INVS) à propos des risques de l’aluminium pour la population (notamment concernant la maladie d'Alzheimer).

Fin 2000 l’Agence française de sécurité sanitaire des produits de santé (Afssaps) décide de faire un point sur l'aluminium dans les produits de santé (voir rendu du rapport en 2003)

En 2001, des indices forts penchent en faveur d'une hypothèse associant l'aluminium contenu dans les vaccins à la myofasciite à macrophages car il est retrouvé dans des biopsies musculaires.

2003 dans le rapport « Évaluation des risques sanitaires liés à l’exposition de la population française à l’aluminium » (AFSSAPS/AFSSA/INVS 2003), l'agence conclut qu'on manque encore de données pertinentes quant à l’absorption cutanée de l’aluminium contenu dans les produits cosmétiques. L'Afssaps décide de s'auto-saisir du sujet. L'INVS concluait à un manque de données suffisantes pour confirmer ou infirmer les conséquences de l’aluminium sur la santé. Par exemple, la qualité des eaux de boisson est très suivie, mais non les effets des emballages en aluminium.

2004, une étude de Darbre et al. (2003) évoque un risque de cancérogénicité pour le sein chez les femmes utilisant des antitranspirants à base d’aluminium. La DGS interroge l'Afssaps à ce sujet.

Octobre 2011, l'Afssaps, via un rapport sur l' "Évaluation du risque lié à l'utilisation de l'aluminium dans les produits cosmétiques" demande aux fabricants de déodorants et d'antiperspirants de diminuer la teneur de ces produits en composés d'aluminium (l'industrie des cosmétiques est susceptible d'utiliser au moins 25 composés de l’aluminium, dont principalement le chlorohydrate d'aluminium comme antitranspirant. L'aluminium provoque une rétraction des pores et a une action bactéricide) ou de le remplacer par des alternatives ; Selon l'Afssaps, 18 % des sels d’aluminium d'un déodorant traversent la peau blessée ou irritée (après rasage ou épilation par exemple). L'Agence demande qu'un avertissement figure sur les boites, et demande aux fabricants de ne pas dépasser 0,6 % du produit alors que certains déodorants contiennent jusqu'à plus de 20 % d'aluminium. En 2012, aucune de ces recommandations n'avait été suivie par les grands industriels de la cosmétique. L'Afssaps a intégré pour former son nouvel avis la « récente étude d’absorption cutanée fournie par les industriels du secteur cosmétique, donnée manquante dans le rapport de 2003 », et « une synthèse des données toxicologiques, en partie basée sur le récent avis émis par l'Autorité européenne de sécurité des aliments » (EFSA).

En janvier 2012, France 5 diffuse un documentaire, l'"Aluminium, notre poison quotidien", qui fait le point sur l'exposition des populations aux sels d'aluminium solubles. À cette occasion, une association de médecins, l'Association Santé Environnement France, alerte sur l'importance de sensibiliser sur la toxicité de ce métal.

Le 12 mars 2012, TF1 diffuse lors du 20 h un reportage qui indique que le Docteur Olivier GUILLARD et le Professeur Alain PINEAU ont prouvé que les sels d'aluminium (chlorhydrate d’aluminium et chlorure d'aluminium) contenus dans les déodorants et antitranspirants passent dans le sang et ce d'autant plus facilement quand la peau est lésée, épilée ou rasée. Cette découverte a fait l'objet de plusieurs publication dans des revues scientifiques : Toxicology Mechanisms and Methods & dans Journal of Inorganic Biochemistry Selon ce même reportage, les industriels du cosmétique quant à eux considèrent qu'il n'y a aucune raison de remettre en cause leurs pratiques.

En mars 2013, la chaîne Arte a consacré une soirée Thema à la toxicité de l'aluminium : effet des excipients dus à l'aluminium ; industrie des produits dérivés ; présence dans l'eau du réseau de ville ; effet sur les maladies du cerveau. Le film documentaire Planet Alu de Bert Ehgartner (de) est diffusé.

Alimentation

L'aluminium est utilisé comme colorant alimentaire, son numéro SIN est E173.

30 % des Chinois consomment trop d'aluminium et dépassent la ration hebdomadaire tolérable provisoire (PTWI).

Dans le nord de la Chine, les habitants consomment environ de 5,1 mg d'aluminium par kilogramme de poids du corps, soit 2,6 fois plus que le volume recommandé par l'OMS.

Il s'agit d'un usage dispersif de l'aluminium.

Prix au kilogramme

Au 4 janvier 2016, la tonne d'aluminium s'échangeait au London Metal Exchange (LME) à 1 465 USD, soit 1 345 €, d'où un prix au kilogramme de 1,35 €.

Alliages remarquables et utilisations

En tonnage et en valeur, l’aluminium est le métal le plus utilisé après le fer, grâce à sa légèreté et sa bonne conductivité électrique et thermique. L’aluminium pur est mou et fragile, mais avec des petites quantités de cuivre, magnésium, manganèse, silicium et d’autres éléments, il peut former des alliages aux propriétés variées.

Parmi les secteurs utilisant l’aluminium, on peut citer :

les transports (automobiles, avions, camions, trains, bateaux, vélos, etc.) ;

l’emballage (boîtes de conserve, papier aluminium, canettes, barquettes, aérosols, etc.) et notamment les emballages alimentaires ;

la construction (fenêtres, portes, gouttières, etc.) ;

les biens de consommation (appareils, ustensiles de cuisine, miroirs, etc.) ;

les câbles électriques. L'aluminium a une moins bonne conductivité que le cuivre (une section 60% plus élevée est nécessaire pour une même conductance), mais il est 3 fois moins dense et sensiblement moins cher au kilogramme ;

de l’aluminium très pur (99,980 à 99,999 %) est employé en électronique, en astronomie (miroirs des télescopes comme ceux du VLT de l'ESO au Chili) et pour les CD.

de l'alliage de l'aluminium soumis à une torsion sous haute pression (6 GPa - équivalent d'une pression d'une masse de plus de 60 tonnes par centimètre carré) puis à un vieillissement, est doté d'une « nanostructure hiérarchique » et de performances atteignant celles des meilleurs aciers. Il est employé en aéronautique ou astronautique.

En peinture, certains artistes tels que le peintre laqueur Frédéric Halbreich utilisent des panneaux d'aluminium comme support de leurs œuvres.

En pyrotechnie, l'aluminium est utilisé pour colorer les feux d'artifices et pour faire des fumigènes.

Outil de datation

En géomorphologie et paléosismologie, l’isotope Al, créé par les rayons cosmiques, est utilisé pour la datation par isotopes cosmogéniques de surfaces ou la détermination de taux d’érosion.

Le système solaire provient d'une nébuleuse où le Al était autrefois réparti de manière homogène (à ± 10 % ; ceci est démontré par l'analyse des chondres des météorites les plus anciennes). Il se désintègre en magnésium avec une demi-vie de 0,73 million d'années, ce qui constitue un étalon pour évaluer la date de formation des premiers solides du système solaire. Ceci pourra aider à mieux connaître le calendrier de la formation des premiers solides du système solaire.

Gisements

L’aluminium est un élément abondant dans la croûte terrestre mais il se trouve rarement sous sa forme pure. C’est le troisième élément le plus abondant dans la croûte terrestre (8 % de la masse) après l’oxygène et le silicium. L’aluminium est très difficile à extraire des roches qui le contiennent et a donc été rare et précieux avant sa production en masse.

Le principal minerai d’aluminium est la bauxite.

Production

La première étape constitue à extraire l'alumine (Al2O3) d'un minerai (habituellement la bauxite) selon le procédé Bayer ou le procédé Orbite. Dans le cas du procédé Bayer, la bauxite est traitée par une solution de soude.

On obtient un précipité de Al(OH)₃ qui donne de l’alumine par chauffage.

L’aluminium est extrait par électrolyse : l’alumine est introduite dans des cuves d’électrolyse avec des additifs comme la cryolithe (Na3AlF6), le fluorure de calcium (CaF2), le fluorure de lithium et d’aluminium (Li3AlF6) et le fluorure d’aluminium (AlF3) afin d’abaisser le point de fusion de 2 040 °C à 960 °C.

La production d’une tonne d’aluminium nécessite de quatre à cinq tonnes de bauxite. Elle nécessite entre 13 000 et 17 000 kWh (entre 47 et 61 GJ). Lors de l’électrolyse, sont émis des gaz tels que du dioxyde de carbone, (CO2), du monoxyde de carbone (CO), des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), et des fluorures gazeux. Dans les meilleures usines, le monoxyde de carbone (CO) et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont brûlés ou recyclés comme source de carbone, et les fluorures sont retournés dans le bain d’électrolyse.

Statistiques de production

La production mondiale d’aluminium secondaire à partir du recyclage s’est élevée à 7,6 Mt en 2005, soit 20 % de la production totale de ce métal.

Recyclage

L’aluminium a une excellente recyclabilité théorique, mais il faut le collecter, le trier et le faire fondre, ce qui nécessite une quantité importante d’énergie. Cependant, en plus des bénéfices environnementaux, le recyclage de l’aluminium est beaucoup moins coûteux que l’extraction à partir du minerai de bauxite. Il nécessite 95 % d’énergie en moins et une tonne d’aluminium recyclé permet d’économiser quatre tonnes de bauxite. En sautant l’étape de l’électrolyse, qui réclame beaucoup d’énergie, on évite les rejets polluants qui lui sont associés.

L’aluminium est quasiment recyclable à l’infini sans perdre ses qualités, à condition de ne pas fondre dans un même bain des alliages de composition différente. Pour cette raison les producteurs refusent une partie significative de l’aluminium récupéré dans les déchets ménagers. De plus, les différentes familles d’alliages d’aluminium aux propriétés diverses sont soumises à différents types de corrosion : corrosion par piqures, filiforme, feuilletante, galvanique, corrosion sous contrainte, corrosion sous dépôt dont l'industriel se prémunit en réalisant des traitements de surface, du thermolaquage.

Il y a donc une certaine spécialisation des alliages en fonction des domaines d’application.

Le recyclage de l’aluminium a commencé à être pratiqué dans les années 1900 et a régulièrement progressé : dans la consommation d’aluminium en Europe, la part d’origine recyclage est passée de 50 % en 1980 à plus de 70 % en 2000. Il existe différentes filières industrielles de récupération de l’aluminium.

Après la Seconde Guerre mondiale la pénurie a conduit à refondre des alliages d’aluminium pour en faire des pièces n’exigeant pas de caractéristiques mécaniques précises, et en particulier des ustensiles de cuisine. La composition des alliages obtenus n’était pas appréciée des fondeurs qui les qualifiaient de « cochonium ». Les casseroles ainsi réalisées se piquaient (corrosion par piqûre), sous l’effet de l’acidité des aliments. Les conséquences d’une alimentation polluée ont déjà été évoquées.

Recyclage en France

En France, l’aluminium des décharges, des déchets industriels et assimilés est récupéré et broyé puis refondu par des affineurs d’aluminium pour produire l’« aluminium de seconde fusion ». Ce dernier est essentiellement utilisé pour fabriquer des pièces de fonderie pour l’automobile (blocs moteur, culasses, pistons, etc.). L’aluminium « ménager » est récupéré avec les emballages dans le cadre du tri sélectif. Dans les centres de tri (en France et dans le monde), l’aluminium est trié manuellement ou plus couramment grâce à des machines de tri par courants de Foucault inventées en 1984 par le thermodynamicien Hubert Juillet.

En 2009, en France, 32 % des emballages en aluminium ont été recyclés. Les petites canettes métalliques, les canettes écrasées, les feuilles d’aluminium froissées, les capsules de café, etc. sont rejetées par le processus de tri du fait de leur taille, de même que le papier aluminium et divers composés contenant de l’aluminium (environ 50 000 t/an, rien que pour la France).

Afin d'améliorer le recyclage de ces emballages en aluminium, des industriels ont créé le Club de l’emballage léger en aluminium et en acier (CELAA). Le CELAA a réalisé des expérimentations dans 4 départements (Hauts-de-Seine, Var, Alpes-Maritimes et Lot) qui ont démontré qu'il était tout à fait possible de recycler des produits tels que les capsules de machines à café, les feuilles d’aluminium, les bouchons et couvercles, etc. Les résultats obtenus montrent qu'on peut ainsi aller jusqu'à doubler les taux de recyclage de l'aluminium et augmenter le recyclage de l'acier de 10%.

À la suite de ces expérimentations a été créé, en partenariat avec Eco-Emballages et l'Association des Maires de France, le Projet Métal qui vise à améliorer le recyclage des emballages métalliques en fournissant des outils techniques et financiers aux centres de tri. L'entreprise Nespresso accompagne ce Projet avec la création du Fonds de Dotation pour le recyclage des petits emballages métalliques qui apporte des soutiens financiers complémentaires pour recycler ces petits emballages. Plus de 500 collectivités et 3 millions d'habitants participent d'ores et déjà à ce projet et peuvent ainsi recycler l'ensemble de leurs emballages métalliques.

Autres pays

Dans certains pays en voie de développement, le recyclage non contrôlé de matières à base d’aluminium conduit encore de nos jours à réaliser des ustensiles alimentaires avec des teneurs en éléments nocifs (nickel, cuivre, etc.). Néanmoins, le recyclage des alliages d’aluminium, effectué sérieusement, avec un contrôle précis de la composition, donne d’excellents résultats.

Les cinq premiers producteurs mondiaux

Dans la liste de producteurs d’aluminium dans le monde, les cinq principaux sont en 2006 :

Rio Tinto Alcan

Rusal

Alcoa

Hydro Al

Chalco

Pollutions dues au processus de production

Trois types de pollutions directes sont engendrées par la production de l’aluminium :

une pollution par les rejets de production d'alumine à partir de la bauxite, dites boues rouges stockées dans des aires protégées par des digues; ces boues sont caustiques (soude) et contiennent divers métaux ;

une pollution fluorée lors de la transformation de l’alumine en aluminium ;

des rejets gazeux au-dessus des cuves d’électrolyse, qui doivent être captés.

La production d'aluminium aussi nécessite de grande quantité d’électricité (2 fois plus que pour la production d'acier), produite souvent par des centrales polluantes. En Islande cette énergie est produite par la géothermie, mais le minerai doit être transporté car l'Islande ne possède pas de gisement de bauxite.

Incidents graves liés à l'industrie de l'aluminium

Le 4 octobre 2010, un réservoir de l’usine de production de bauxite-aluminium, Ajkai Timfoldgyar Zrt, située à Ajka, à 160 kilomètres de Budapest, s’est rompu déversant entre 600 000 et 700 000 m de boue rouge toxique composée d’éléments nocifs et très corrosifs qui ont inondé trois villages dans un rayon de 40 km avant d’atteindre le Danube menaçant l’écosystème du grand fleuve avec un taux alcalin légèrement au-dessus de la normale.

Le bilan des pertes humaines s’élève à 9 morts et plus de 150 blessés, l’écosystème à proximité de l’usine a été entièrement détruit, la marée rouge a emporté avec elle le bétail et les animaux de fermes, des milliers de poissons ont péri. Le gouvernement hongrois a décrété l’état d’urgence. La région demeure sous le risque d’une deuxième inondation semblable après que plusieurs fissures ont été remarquées sur le réservoir nord menaçant de déverser 500 000 mètres cubes de boue rouge de plus.

铝（Aluminium或Aluminum）是一种化学元素，属于硼族元素，其化学符号是Al，原子序数是13。相对密度是2.70。铝是一种较软的易延展的银白色金属。铝是地壳中第三大丰度的元素（仅次于氧和硅），也是丰度最大的金属，在地球的固体表面中占约8%的质量。铝金属在化学上很活跃，因此除非在极其特殊的氧化还原环境下，一般很难找到游离态的金属铝。被发现的含铝的矿物超过270种。最主要的含铝矿石是铝土矿。

铝因其低密度以及耐腐蚀（由于钝化现象）而受到重视。利用铝及其合金制造的结构件不仅在航空航太工业中非常关键，在交通和结构材料领域也非常重要。最有用的铝化合物是它的氧化物和硫酸盐。

尽管铝在环境中广泛存在，但没有一种生命形式中包含有铝盐。

性状

铝有特殊化学、物理特性，是当今工业常用金属之一，不仅重量轻，质地坚，而且具有良好延展性、导电性、导热性、耐热性和耐核辐射性，是国家经济发展的重要基础原材料。铝在空气中会迅速形成一层致密的氧化铝薄膜，阻止腐蚀的继续进行。

自然分布

铝元素在地壳中的含量居金属首位，**壳总量的。

历史

英国化学家汉弗里·戴维爵士 相对于其他金属，铝的发现比较晚。1808年汉弗里·戴维爵士首次使用了“Aluminum”这个词，并开始尝试生产铝。 1825年丹麦化学家汉斯·奥斯特成功用钾从氯化铝中还原出铝： 1827年弗里德里希·维勒用金属钾还原熔融的无水氯化铝得到较纯的金属铝单质。由于取之不易，当时铝的价格高于黄金。 德维尔（Henri Etienne Sainte-Claire Deville）在1846年纯化了维勒过程，并发表在1859年的一本书上。由此十年内铝的价格降低了90%。 1886年查尔斯·马丁·霍尔（Charles Martin Hall）和保罗·埃鲁（Paul Héroult）各自独立发现了以命名的电解制铝法。在1889年卡尔·约瑟夫·拜尔（Carl Josef Bayer）继续优化了从铝土矿中提取氧化铝的过程，使得生产铝的原料氧化铝更加经济易得。迄今以拜尔法与霍尔-埃鲁法联用生产铝的方法为大规模工业制铝的主要手段。

性质

铝是轻金属，密度仅是铁三分之一左右。纯铝较软，在300℃左右失去抗张强度，熔点660.4度。经处理过的铝合金，质轻而较坚韧。 纯净的铝是银白色的，因在空气中易与氧气化合，在表面生成致密的氧化物薄膜（氧化铝Al2O3），所以通常略显银灰色。 4Al + 3O2 → 2Al2O3 平常我们可见的铝制品，均已经被氧化。而其氧化薄膜又使铝不易被腐蚀。 两性 铝能够与稀的强酸进行反应，生成氢气和相应的铝盐。 如与稀盐酸反应生成氯化铝： 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 与稀硝酸反应生成硝酸铝: Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑+2H2O 该反应为其中的一个反应。 在常温下，铝在浓硝酸和浓硫酸中被钝化，不与它们反应，所以浓硝酸是用铝罐（可维持约180小时）运输的。 同时与一般的金属不同的是，它也可以和强碱进行反应，形成四羟基合铝酸盐（曾被认为是偏铝酸盐）和氢气。因此认为铝是两性金属，铝的氧化物称为两性氧化物，而氢氧化铝则称为两性氢氧化物。 如与氢氧化钠反应生成四羟基合铝酸钠（曾被认为是偏铝酸钠）: 2Al+2NaOH+6H2O→ 2Na[Al(OH)4]+3H2

品种分类

铝的应用

铝的合金较轻而强度高。通常的工业用铝合金，如6063-T5，其强度超过了3Cr13高速不锈钢，因而成为飞机、汽车、轨道车辆及火箭的主要生产原料。

由于铝有良好的导电性和导热性，可用作超高电压的电缆材料。高纯铝具有更优良的性能。

铝在高温时的还原性极强，可以用于冶炼高熔点金属以及铁路铺设时的临时炼铁（这种方法称为“铝热法”）。

铝富延展性，可制成铝箔，用于包装。

铝是金属，所以可以回收再造，但是回收率不高。

铝的抗腐蚀性（特别是抗氧化，因其氧化物氧化铝在金属表面形成致密的膜，反而增加了铝的抗腐抗热性）优异，外观质感佳，价格适中，为电脑机壳的首选材料。

铝可被人体自然排泄。早期研究人员怀疑铝是导致阿兹海默症的元凶，但几十年的研究并没有发现任何证据可以证明铝会导致老人痴呆。

铝期货

目前铝的期货交易主要在伦敦金属交易所和上海期货交易所进行。铝是伦敦金属交易所的重要品种。

对植物的影响

虽然铝在pH值中性土壤中难溶并且对植物一般是无害的，但它在酸性土壤中是减缓植物生长的的首要因素。在酸性土壤中，Al阳离子浓度会升高，并影响植物的根部生长和功能。 绝大多数酸性土壤中铝（而不是氢）是饱和的。因此，土壤的酸度来源于铝化合物的水解。“修正石灰位”的概念是用来定义土壤中碱饱和的程度。在土壤测试实验室中，这个概念成为了确定土壤的“石灰需求”的测试进程的基础。