Aluminium : comment décarboner la production ?

Porté par la découverte de l’électrolyse en 1886, l’aluminium est devenu un métal omniprésent dans nos sociétés. Sa légèreté, sa malléabilité, sa résistance à la corrosion en font un métal qui sera encore largement utilisé, y compris dans le cadre de la transition énergétique. « L’alu » comme on dit couramment, est produit à partir d’alumine, lui-même tiré de la bauxite, une roche extraite en majorité en Guinée, en Australie, en Chine et au Brésil. L’industrie de l’aluminium primaire est électro-intensive, ce qui peut être une source d’émissions de gaz à effet de serre (GES) en fonction du contenu carbone du mix électrique. Le process lui-même émet du CO₂ lors de la fabrication de l’anode en carbone et lors de la réaction d’électrolyse de l’alumine.

En France, les émissions de l’industrie de l’aluminium représentent 1,5 % des émissions directes de GES de l’industrie manufacturière. Elles ont déjà baissé, de 1,3 à un peu plus de 1 Mt CO₂eq/an ces dix dernières années. Ces émissions sont dues à presque 70 % à la production d’aluminium primaire sur deux sites de production. Pour ces derniers, un tiers vient de la consommation d’électricité et deux tiers du process.

Il existe aussi une filière de production d’aluminium secondaire, par affinage ou par recyclage direct de déchets d’aluminium. La première solution est de moins en moins utilisée en France dès lors qu’elle fabrique des produits à plus faible valeur ajoutée. La France est très dépendante des marchés européens et mondiaux : elle importe 92 % de l’alumine et 72 % de l’aluminium primaire qu’elle consomme, en majeure partie de pays européens ; mais elle exporte 49 % de l’aluminium primaire qu’elle produit, ainsi que des déchets d’aluminium.

Avec ou sans coopération internationale ?

Deux facteurs déterminants vont donc jouer sur la décarbonation de la filière, tel que l’Ademe l’a exposé dans son plan de transition sectoriel sur l’aluminium, en vue d’atteindre l’objectif de la SNBC (au moins 81 % de baisse des émissions de GES). Le premier est le développement d’une technologie de rupture, l’anode inerte (c’est-à-dire sans carbone), qui permet la production d’aluminium sans émission de CO₂ directe. La société canadienne Elysis a d’ailleurs annoncé récemment être arrivée à en faire une démonstration industrielle. Le second facteur est l’évolution du marché, à la fois en termes de demande nationale et en termes de commerce international sous l’effet du mécanisme d’ajustement carbone aux frontières (MACF), ce deuxième aspect étant plus prépondérant que celui de la consommation intérieure.

Deux univers de transition sont ainsi imaginés par l’Ademe, sur la base des principes méthodologiques des PTS. Le premier, appelé Polarisation régionale, se traduit par des crispations commerciales, et donc de moindres échanges. L’Europe se décarbone et s’électrifie, tandis que dans le reste du monde, la tarification carbone n’est pas à la hauteur de ce que le MACF aurait pu espérer. Moins d’importation mais aussi moins d’exportation (notamment des déchets d’aluminium) s’accompagnent d’une stratégie d’économie circulaire européenne qui porte ses fruits en France pour préserver le caractère stratégique de la ressource en aluminium. Le choix est fait de reprendre une production d’alumine en France à partir de bauxite. Si la technologie d’anode inerte se développe ailleurs dans le monde, elle ne l’est pas en Europe. Ce sont donc bien les solutions de récupération, de tri sélectif et d’écoconception qui prennent le dessus, avec de la capture de CO₂ sur cuve d’électrolyse et un redéveloppement de l’affinage, nécessaire pour valoriser l’ensemble des déchets d’aluminium.

Le second scénario, Coopération internationale, à l’inverse, postule que le MACF engendre une dynamique vertueuse de tarification du CO₂ partout dans le monde. Des accords de recherche permettent le développement de l’anode inerte dans tous les pays concernés. Les industries d’aluminium primaire deviennent actrices de la flexibilité électrique. Cet environnement géopolitique et technologique est favorable au renforcement des niveaux d’import/export. Le recyclage est développé mais moins que dans le premier scénario.

Deux technologies peu matures au cœur de la décarbonation

Dans les deux scénarios, l’évolution de la consommation française d’aluminium est identique, avec une augmentation de 52 % par apport à 2015. Elle repose sur des hypothèses dans différents secteurs comme le BTP, les transports, l’énergie, les biens d’équipements et de consommation, globalement données par les orientations du scénario S3 de Transition(s) 2050.

Dans les deux scénarios, des technologies connexes sont aussi modélisées, comme l’efficacité énergétique de plusieurs process, le recours à des énergies renouvelables thermiques, l’électrification des fours de recyclage (à laquelle s’ajoute la recompression mécanique de vapeur dans le premier scénario). Toutes ces solutions ont un impact sur la décarbonation, à hauteur de la moitié des baisses d’émissions de GES dans Polarisation régionale et d’environ un quart dans Coopération internationale.

Les deux technologies encore peu matures – capture de CO₂ sur cuve d’électrolyse pour Polarisation régionale, et anode inerte pour Coopération internationale – se chargent donc du reste de la décarbonation… ce qui implique, dans un cas comme dans l’autre, un soutien financier à l’outil productif et à l’innovation. L’Ademe pointe aussi l’importance, stratégiquement, d’améliorer le recyclage et de pousser à l’écoconception des produits pour que l’alu devienne un métal quasiment décarboné d’ici 2050.