Production d'aluminium sans CO2

TRIMET est le premier producteur allemand d’aluminium primaire. Dans trois fonderies en Allemagne et une fonderie en France, TRIMET produit environ 540 000 tonnes d’aluminium primaire par an. L’aluminium est obtenu par électrolyse à l’aide du procédé appelé Hall-Héroult, un procédé électrochimique à haute intensité énergétique.

Depuis le début, ce procédé repose sur des anodes et cathodes en carbone qui génèrent du CO₂ en se consumant. L’objectif de ce projet est de développer un nouveau procédé avec des anodes et cathodes composées de nouveaux matériaux. Ce procédé n’émet ainsi que de l’O₂ et non du CO₂, ce qui permet de réduire l’empreinte carbone de manière significative.

Contexte politique et industriel

Près de 70 millions de tonnes d’aluminium sont produites chaque année dans le monde. Cette quantité est en croissance constante, car les économies modernes ont de plus en plus recours à ce métal léger. Le procédé à électrolyse à haute intensité énergétique est principalement à l’origine de l’empreinte carbone dans le secteur de l’aluminium. La plus grande partie de l’aluminium étant fabriquée avec de l’électricité générée par des centrales au charbon, la production d’énergie contribue le plus fortement à l’émission de CO₂. Avec une alimentation basée sur de l’énergie renouvelable, l’empreinte est beaucoup plus faible. Pourtant, les émissions de procédé liées à la combustion des anodes en carbone dans le processus de fusion sont toujours présentes ; elles constituent près de 100 millions de tonnes d’équivalents en CO₂ chaque année dans le monde. Ces émissions directes liées au procédé ne peuvent être diminuées qu’en mettant en pratique une technologie à anodes inertes. Dans ce cas, le carbone est remplacé par un matériau inerte qui agit comme une anode, mais qui n’est pas soumis à une combustion et qui produit de l’O₂ à la place du CO₂. Cette technologie permet de produire un aluminium générant une très faible empreinte carbone. Le client exige un aluminium vert et l’objectif du secteur est d’exploiter dans le futur cette technologie complexe à anodes inertes.

Ébauche de projet

TRIMET Aluminium SE, en collaboration avec un consortium de projets international, développe un procédé innovant pour la production d'aluminium utilisant plusieurs anodes et cathodes inertes (non consommables) verticales dans un électrolyte à basse température (800°C) selon la formule :

2 Al₂O₃ + énergie = 4 Al + 3 O₂.

Puisque aucune anode en carbone n'est utilisée, de l'oxygène est libéré au lieu de CO₂. Le matériau des anodes inertes est développé en collaboration avec l'Université de la Sarre (USAAR). Le projet vise à augmenter les cellules de laboratoire rondes à 10 000 A pour fonctionner dans une usine pilote à la fonderie TRIMET à Essen, en Allemagne. Ce projet est financé par l'état de Rhénanie-du-Nord-Westphalie. Après le fonctionnement réussi de l'usine pilote à Essen, le projet devrait être étendu.

Après le succès de l'exploitation du centre technique, le projet sera étendu à partir de janvier 2025. Dans les années qui suivront, TRIMET construira une installation de démonstration dans son usine sidérurgique d'Essen, où les cellules seront mises à l'échelle industrielle pour produire jusqu'à 40.000 A d'électricité. Le projet est soutenu par le ministère fédéral de l'économie et de la protection du climat dans le cadre du programme de promotion "Décarbonisation dans l'industrie". Des fonds du fonds "NextGenerationEU" de l'Union européenne seront également utilisés.